06. svibanj 2021.

Izazovi i rješenja na rubu mreže

Digitalizacija omogućuje novu interakciju decentralizirane proizvodnje, pohrane i potrošnje električne energije, posebno one dobivene iz obnovljivih izvora. Zanimljiva rješenja u tome smjeru razvio je Siemens, o čemu više doznajemo od Maria Valčića, direktora operativne kompanije Smart Infrastructure u Siemensu Hrvatska

Desetljećima se električnom energijom opskrbljivalo prema istom načelu: velike elektrane proizvode energiju, a ona se do potrošača dovodi mrežom. U novom svijetu energetike, u kojem sve više električne energije dobivamo iz obnovljivih izvora, taj koncept nailazi na ograničenja. Dekarbonizacija opskrbe energijom znači mnogo više od pukog napuštanja fosilnih goriva. Zbog nje je restrukturiranje energetskog sustava neizbježno.

– Jedan je od razloga jest struja dobivena iz obnovljivih izvora – energija vjetra i Sunca – koja se ne proizvodi samo u velikim postrojenjima, nego sve više decentralizirano u milijunima malih i vrlo malih sustava koji se nalaze na industrijskim lokacijama, krovovima obiteljskih kuća ili seoskim gospodarstvima u ruralnim područjima. Osim toga, proizvodnja električne energije iz fotonaponskih sustava i vjetroturbina podložna je snažnim fluktuacijama. Sunce ne sja uvijek kao što ni vjetar ne puše uvijek jednakom snagom. Konvencionalne elektrane pak neprestano daju energiju: danju i noću, ljeti i zimi. Trideset gigavata distribuiranih energetskih izvora ulazi u pogon svake godine diljem svijeta i to je trend koji će se, prema predviđanjima, nastaviti do 2029. – objašnjava Mario Valčić, direktor operativne kompanije Smart Infrastructure u Siemensu Hrvatska.

Potrebna veća fleksibilnost

Što je veći udio energije vjetra i Sunca u mješovitoj opskrbi strujom, proizvodnja energije više fluktuira. Katkad se proizvede (mnogo) više električne energije nego što se potroši, a katkad potražnja premašuje ponudu. U elektroenergetskoj mreži proizvodnja i potrošnja moraju u svakom trenutku biti usklađeni. Velik je izazov uskladiti proizvodnju koja sve više fluktuira s potrošnjom, koja također varira. Ako želimo upotrebljavati više struje iz obnovljivih izvora, potrebna nam je veća fleksibilnost u energetskom sustavu.

– Tako u budućnosti mora biti moguće zadovoljiti potražnju za strujom kad energije vjetra i Sunca ne bude dovoljno. Kako bi se to postiglo, u pomoć moraju priskočiti fleksibilne elektrane s izlaznom snagom koja se može regulirati brzo ili se moraju isključiti opterećenja, odnosno potrošači, kako bi trebalo manje struje. Pohrana struje također može pružiti potrebnu fleksibilnost – objašnjava Valčić.

No fleksibilnost je potrebna i u suprotnom smjeru, kad fotonaponski sustavi isporučuju mnogo više struje nego što je potrebno (naprimjer, ljetnim danima u podne), i tada je važno iskoristiti tu 'suvišnu' energiju što smislenije. Osnovni je preduvjet za veću fleksibilnost sustava u odnosu na trenutačno stanje mreže i interakciju između povezanih komponenata dostupnost informacija i mogućnost upravljanja sustavom. Fotonaponski sustavi, vjetroelektrane i drugi proizvođači energije moraju biti digitalno povezani i kontrolirani. To vrijedi i za stranu potrošača. Što se preciznije može predvidjeti ili čak mijenjati potrošnja industrijskog postrojenja ili pametne zgrade, energetski sustav postaje fleksibilniji. Cilj je inteligentan sustav u kojem elektroenergetska mreža, proizvođači, pohrana i potrošači uglavnom autonomno međusobno komuniciraju.

Dodatni kapaciteti

– Sigurno je da takav sustav ne može postojati bez dodatnih kapaciteta za pohranu energije. Na razini mreže traže se uređaji za pohranu koji u djeliću sekunde mogu osloboditi ili apsorbirati mnogo energije, poput baterijskih spremnika ili akumulatora kinetičke energije okretanja. S druge strane, potrebna je dodatna dugoročna pohrana uz postojeće reverzibilne hidroelektrane koje trenutačno imamo u elektroenergetskom sustavu. U novom svijetu energetike rješenja za pohranu nisu relevantna samo na razini mreže. I tvrtke i fizičke osobe koje sami proizvode električnu energiju (prosumeri – istodobno potrošači i proizvođači struje) imaju koristi od mogućnosti održavanja električne energije dostupnom. Kad je riječ o vjetroelektranama i fotonaponskim sustavima, prosumeri se u malim razmjerima suočavaju sa sličnim problemima kao i mrežni operatori: katkad njihovi sustavi stvaraju viškove, a katkad ne mogu zadovoljiti ni vlastite potrebe – kaže Mario Valčić.

Sustavi za pohranu prosumerima omogućuju potrošnju električne energije neovisno o tome kad je ona proizvedena. To im omogućuje da sami upotrebljavaju više energije, što donosi ekonomsku prednost. Uz to su samodostatniji – i tako imaju sigurnije napajanje.

Pohrana drugih vrsta energije

Potraga za mogućnostima pohrane ili najbolje upotrebe električne energije odavno je nadišla okvire opskrbe električnom energijom u užem smislu. Temeljna ideja spajanja sektora jest kombiniranje različitih energetskih sektora – naprimjer sektora električne energije, plina ili grijanja. To znači sljedeće: višak struje upotrebljava se za proizvodnju topline ili plina, primjerice s pomoću postupaka 'struja do X-a'.

– Ovisno o konceptu ti se izvori energije mogu upotrebljavati za grijanje ili, s odgovarajućim gubicima, ponovno upotrebljavati za proizvodnju električne energije. Pojavom elektromobilnosti pozornost se usmjerila i na povezivanje sektora električne energije i mobilnosti – objašnjava Mario Valčić.

Tako se kombinacijom inteligentnih mreža, sustava za pohranu i prosumera koji proizvode energiju blizu mjesta potrošnje stvaraju nove mogućnosti da energetski sustav postane fleksibilniji, a onda i pouzdaniji. On također proizvođačima električne energije, mrežnim operatorima, ali i tvrtkama i fizičkim osobama, omogućuje sudjelovanje u novim poslovnim modelima. Mnoge su od tih mogućnosti na sučelju između mreže i potrošača ili prosumera – na takozvanom rubu mreže. Rub mreže nova je dimenzija koja se otvorila jer potrošači, prosumeri, energetska tržišta i inteligentna mreža međusobno djeluju.