Rozproszone magazyny energii elektrycznej źródłami odnawialnymi

Transkrypt

1 Mgr inż. Tadeusz Szczepański, menedżer, inżynier, od 2001 roku prezes zarządu Polskich Sieci Energetycznych Północ. Absolwent Wydziału Telekomunikacji i Elektrotechniki Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy (1976), Wydziału Elektrycznego Politechniki Poznańskiej (1980), specjalności energetyka jądrowa na Wydziale Mechanicznym, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (1984); kierunku menedżerskiego w Kolegium Zarządzania i Finansów Szkoły Głównej Handlowej w Warszawie (1998); odbył studia podyplomowe Zarządzanie spółką na rynku Unii Europejskiej w Kolegium Gospodarki Światowej SGH (2003). Od 1977 roku pracował w Zakładach Energetycznych Okręgu Północnego na stanowisku samodzielnego inżyniera do spraw sieci niskiego napięcia w Wydziale Sieci. W kolejnych latach: kierownik Wydziału Sieci w PSE S.A. Oddział Bydgoszcz ( ); zastępca dyrektora do spraw technicznych i kierownik Obszarowej Dyspozycji Mocy w PSE Północ Sp. z o. o. ( ), a w latach członek Rady Nadzorczej w PSE S.A. Działacz i rzeczoznawca SEP, od 2006 roku prezes Zarządu Oddziału Bydgoskiego SEP. Mgr inż. Jarosław Rączka, kierownik Zespołu Pomiarów w PSE-Północ S.A. Absolwent Wydziału Telekomunikacji i Elektrotechniki Akademii Techniczno- Rolniczej w Bydgoszczy (1994), studia podyplomowe Sieci elektroenergetyczne w gospodarce rynkowej na Politechnice Warszawskiej (1997). Od 1994 roku związany z energetyką krajową jako pracownik PSE S.A. Oddział Bydgoszcz na stanowisku inżyniera ds. pomiarów ( ), PSE Północ Sp. z o.o. (później PSE-Północ S.A.) jako specjalista ds. pomiarów ( ), specjalista koordynator ds. pomiarów ( ), a od 2010 roku kierownik Zespołu Pomiarów. Zajmuje się zagadnieniami związanymi z systemami pomiarowymi energii i jakości energii elektrycznej oraz prowadzeniem usług w zakresie obsługi rynku energii. Centrum Monitorowania Jakości Energii Elektrycznej PSE-Północ S.A. tel , fax rynek.energii@pse-operator.pl Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Rozproszone magazyny energii elektrycznej źródłami odnawialnymi Antoni Lisowski Rzeczoznawca SEP, Przewodniczący KT 70 PKN Igor Siudek Wprowadzenie Obserwacja rzeczywistości gospodarczej i liczne opracowania jasno pokazują, że rozwój gospodarki światowej oznacza stały wzrost zapotrzebowania na energię. Według danych Światowej Rady Energetyki w ciągu ostatnich 30 lat zużycie energii wzrosło 2,5-krotnie, a przez następne 20 lat wzrost wyniesie dalsze 50 proc. Ciągle większość zapotrzebowania na energię zapewniają paliwa kopalne. 64

2 Szacuje się, że przy obecnym tempie eksploatacji, zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego zostaną wyczerpane za 50 lat, a kryzys energetyczny dotknie nas już za 20 lat. Jak podkreślają eksperci: Alternatywą w tej sytuacji jest wykorzystanie ekologicznych, odnawialnych źródeł energii, takich jak: energia wiatru, energia słoneczna, hydroenergia, energia pozyskiwana z biomasy oraz zastosowanie ogniw paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. [1] Dlatego z punktu widzenia przyszłego gospodarowania energią elektryczną istotne stają się następujące czynniki: prace nad skutecznym wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii (OZE) i energetyki rozproszonej oraz włączenie ich do krajowego systemu elektroenergetycznego (KSE), rozwój chemicznych źródeł prądu dla trakcji elektrycznej, doskonalenie ogniw paliwowych zwłaszcza w celu podwyższenia ich sprawności, a także wykorzystania w skojarzonych systemach z innymi źródłami prądu, nowe generacje przekształtnikowych urządzeń zasilających, rozwój superkondensatorów i ich wykorzystanie w pojazdach, zintensyfikowanie badań nad bateriami nowej generacji z wykorzystaniem nanotechnologii. [2] Jednak w cytowanej pracy nie została zaakcentowana, a nawet nie była wspomniana rola magazynów energii elektrycznej (MEE). Tymczasem w licznych opracowaniach [3, 4, 5] pojawiają się już odwołania do nowatorskich i innowacyjnych działań w sferze roli zmagazynowanej i zasobnikowej energii w zasilaniu elektrycznych odbiorników. Jest to zbieżne z rozpowszechnianiem się w branży energetycznej, a także w świadomości społecznej, terminu smart grid. Jest on dosyć swobodnie definiowany przez Ł. Śwista [6], który wskazuje na jego ważne elementy, czyli innowacje oszczędnościowe, pojazdy elektryczne, rozproszone składowanie energii i mikrogenerację. Zatem w literaturze przedmiotu coraz wyraźniej jest przełamywane dotychczasowe tabu, jakim było przechowywanie energii elektrycznej. Daje to nowe możliwości dla odbiorców energii elektrycznej. Wziąwszy pod uwagę, że szereg odnawialnych źródeł energii (jak generacja wiatrowa, solarna) cechuje immanentna niestabilność produkcji związana z niekontrolowanymi czynnikami zewnętrznymi, to magazyny energii elektrycznej (MEE), a zwłaszcza rozproszone MEE (RMEE) są w stanie zneutralizować tę niedogodność. Jak podkreślają eksperci, zarówno praktycy, jak i naukowcy, technologie magazynowania energii są zaliczane do najciekawszych innowacji w przesyle i dystrybucji energii elektrycznej, które zwiększają bezpieczeństwo energetyczne [7.] Wynika to z faktu, że MEE mogą: gromadzić, przechowywać, przetrzymywać, składować, tworzyć zapasy i stanowić w ten sposób źródła zasilania (pokrycia zapotrzebowania) oraz bufor między podażą i popytem w specyficznych systemach, jakimi są systemy elektroenergetyczne. Chcielibyśmy podkreślić, że są to systemy, których wyróżnikiem jest do dziś nierozłączność bilansowa stron procesu: popytowej i podażowej. Oznacza to wymóg ich rygorystycznego skorelowania w czasie rzeczywistym, tzn. utrzymania pełnego synchronizmu wielkości podaży i popytu w czasie, w celu zachowania stabilnej częstotliwości w systemie. Magazynowanie energii a OZE Dotychczas w Polsce występują dwa poglądy na magazyny energii elektrycznej i ich związek z OZE. Pierwszy nakazuje traktować MEE jako konwencjonalne źródła energii elektrycznej. Za tym poglądem wysuwany jest argument, że MEE dotychczas przechowywały konwencjonalnie wytworzoną energię elektryczną, bo inna nawet nie miała nazwy. Niewątpliwie było to uzasadnione do czasu pojawienia się OZE w KSE. Drugie stanowisko w sprawie pochodzenia magazynowanej w RMEE energii mówi, że MEE akumulują energię odnawialną, na co niezbicie wskazuje analiza regulacji obciążeń KSE pod kątem nieograniczania produkcji OZE. W efekcie powoduje to niedostrzeganie i lekceważące traktowanie innowacyjnego potencjału tkwiącego w MEE. Tymczasem ta cecha MEE nadaje im wyjątkowych predyspozycji do innowacyjnego wykorzystania w rozwoju KSE, szczególnie w sferze produkcji, przesyłu, dystrybucji i konsumpcji energii elektrycznej, zwłaszcza wobec zdaniem autorów dyskusyjnego zaangażowania w działania motywowane ograniczeniem emisji CO 2. nr 1 (7)

3 Z gospodarczego i społecznego punktu widzenia relacja między MEE a OZE rodzi poważne konsekwencje dla kierunków rozwoju elektroenergetyki i jednocześnie stanowi szansę na rozwiązanie kluczowych problemów sfinansowania nadchodzących wyzwań. Trwający kryzys ekonomiczny i jego możliwa kontynuacja, ubożejące społeczeństwa i niedostateczne nakłady na osiągnięcie bezpieczeństwa elektroenergetycznego, niewielka efektywność rozwiązań opartych na zasadzie partnerstwa publiczno-prywatnego (PPP), ograniczenia w pozyskiwaniu środków unijnych, nieefektywne narzędzia pobudzające konkurencję i podobne instrumenty wymuszają zaangażowania silnego potencjału finansowego społeczeństwa jako całości i społeczności lokalnych. Szeroki udział różnych społeczności pomoże przy odpowiednich nakładach szybko doprowadzić do zbilansowania sfinansowania rozwoju systemu elektroenergetycznego. W ten proces musi zostać zaangażowane całe społeczeństwo, a najlepszą motywacją do jego udziału muszą być indywidualne, uzyskiwane na bieżąco korzyści z różnicy cen energii dziennej i nocnej, sensownie stymulowanej procesem taryfowym. Innowacyjnym narzędziem mogą tu być rozproszone magazyny energii elektrycznej (RMEE), a w szczególności mikromagazyny energii elektrycznej (μmee), z natury będące strukturami rozproszonymi. Oddziaływują one pozytywnie na pracę, zachowanie i procesy inwestycyjne KSE, a także są bodźcem do priorytetowego ich traktowania w rozwoju KSE. Z tego względu stawiamy tezę, że RMEE gromadzą energię z generacji OZE i dlatego same stanowią OZE, czyli RMEE są OZE. Ilustracją dla tego twierdzenia są rys. 1 i 3. Wprawdzie układy z rys. 1 i 3 nie dowodzą, że każdy z RMEE czy μmee jest zasobnikiem energii z OZE, ale zostały przywołane dla wykazania, że łagodzą a w pewnych sytuacjach nawet eliminują efekty niestabilności wynikające z istoty OZE (uzależnionych od czynników atmosferycznych i losowych). Uzasadnieniem dla przedstawionej tezy jest następujące rozumowanie: przy pewnym poziomie obciążenia, gdy KSE zasila RMEE i steruje poborem centralnych MEE (CMEE) i gdy pojawia się generacja OZE, to wtedy generacja konwencjonalna w przedziale Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia swej elastyczności jest obniżana, przy założeniu, że priorytet ma energia z OZE, a nie produkowana konwencjonalnie rys. 2c, rys. 2b, wysokość pól podaży elastycznej w porze podaży OZE. Popyt KSE nie ulega w tym czasie zmianie, a suma CMEE i reszty zapotrzebowania pozostaje na stałym poziomie jak na rys. 2a. Taki priorytet dla OZE obowiązuje w kraju. Oznacza to, że w opisanej sytuacji mogą występować cztery przypadki zilustrowane na rys. 2c, 2d, 2e i 2f. W sytuacji jak na rys. 2c elastyczna część generacji konwencjonalnej jest mniej zaangażowana niż bez generacji OZE generacja OZE przejęła część zasilania odbiorców, ale nie przejęła napełniania RMEE. Z kolei na rys. 2d elastyczna część generacji konwencjonalnej ogranicza się do napełniania części RMEE, a OZE zasila odbiorców nie objętych przez minimum techniczno-technologiczne (MTT) i napełnia pozostałą część RMEE. Przypadki jak na rys. 2e i na rys. 2f prowadzą do konieczności ograniczania produkcji OZE, co jest sprzeczne z obowiązującym priorytetem. Zatem z rys. 2e wynika jasno, że wyłączanie w dolinie nocnej obciążenia, jakie stanowi napełnianie RMEE jest błędem, gdyż sprowadza się do rezygnacji z energii odnawialnej, czyli z roli RMEE jako OZE. Rys. 2f przedstawia silną generację OZE w strefie nocnej: elastyczna część generacji konwencjonalnej jest niezaangażowana generacja OZE przejęła od niej całe zasilanie, w tym napełnianie RMEE, a nawet musi zostać ograniczona dla utrzymania normatywnego poziomu częstotliwości w systemie. Ten przypadek dowodzi zbyt małych inwestycji w RMEE i braku należytej koordynacji inwestowania w OZE. Inwestycje w OZE zbyt wyprzedziły tańsze inwestycje w RMEE. Osiągnięty potencjał OZE nie może być spożytkowany. W tej sytuacji zwiększenie potencjału RMEE kosztem ograniczenia inwestycji w OZE prowadzi do wykorzystania większego potencjału OZE. Twierdzenie, że RMEE gromadzą energię z generacji OZE i dlatego same stanowią OZE można też uzasadnić inaczej. Mianowicie 66

4 Rys. 1. Autonomiczna reklama świetlna: a) zbyt mała pojemność RMEE b) prawidłowa pojemność RMEE

5 Rys. 2. Proces przejmowania napełniania RMEE przez generację OZE przy jej pojawieniu się: a) kształtowanie się obciążenia między godziną 0:00 a godziną 12:00: w tym zasilane są RMEE; b) brak generacji OZE: elastyczna część generacji konwencjonalnej zaangażowana w odpowiednim stopniu; c) słaba generacja OZE w strefie nocnej: elastyczna część generacji konwencjonalnej mniej zaangażowana generacja OZE przejęła część zasilania odbiorców, ale nie przejęła napełniania RMEE, d) silniejsza generacja OZE w strefie nocnej: elastyczna część generacji konwencjonalnej ogranicza się do napełniania tylko części RMEE, a OZE zasila odbiorców nie objętych przez MTT i napełnia pozostałą część RMEE, e) analogicznie jak w d), ale po odłączeniu RMEE, f) silna generacja OZE w strefie nocnej: elastyczna część generacji konwencjonalnej jest niezaangażowana generacja OZE przejęła od niej całe jej zasilanie, w tym napełnianie RMEE, a nawet musi zostać ograniczona dla utrzymania normatywnego poziomu częstotliwości w systemie.

6 wykorzystując zasadę TPA (możliwości zakupu energii od strony trzeciej, a niekoniecznie od przedsiębiorstwa będącego właścicielem sieci zasilającej), obowiązującą wszystkie podmioty w kraju, wskazuje się źródło zakupu energii elektrycznej dla RMEE. Tym wskazanym źródłem może być OZE (w pewnym sensie sytuacja inna niż na rys.1 i 3, gdzie jest przedstawiony magazyn przy OZE). Wówczas nie tylko faktycznie energia gromadzona w RMEE pochodzi wprost z OZE, ale jest to również potwierdzone stosownym dokumentem, czyli umową o dostawę energii elektrycznej! Obniżanie generacji konwencjonalnej w miarę wzrostu generacji OZE jest procesem przekazywania zasilania (w tym RMEE) ze źródeł konwencjonalnych do OZE. Innymi słowy: gdy w KSE jednocześnie zapełnia się RMEE i pracują OZE, to generacja w całości zastępuje równoważną część elastycznej generacji konwencjonalnej, w tym jest energia lokowana w RMEE. Dopiero gdy wystąpi jej nadmiar (generacja OZE większa od elastycznej generacji konwencjonalnej), to generacja OZE musi zostać ograniczona, gdyż nie może zostać naruszone MTT. Ilustruje to rys. 2. Magazyny energii elektrycznej w KSE Przedstawiona teza o pochodzeniu magazynowanej energii elektrycznej (priorytetowo z OZE, nie wyłącznie z generacji konwencjonalnej) powoduje, że rola MEE w systemie elektroenergetycznym ulega zmianie. Obecnie RMEE i CMEE mają realizować nowy priorytet. Dotychczasowa funkcja MEE obejmowała gromadzenie taniej energii konwencjonalnej nocnej w celu wykorzystania do obniżenia wysokich kosztów i cen energii szczytowej oraz do wyrównania dobowej krzywej obciążenia źródeł KSE pracujących w systemie elektroenergetycznym. Teraz podstawowym zadaniem MEE staje się gromadzenie produkcji OZE, przy zachowaniu tych samych celów. Fakt ten przewartościowuje samą pozycję MEE w KSE. Dotyczy to: poszerzającego się pola aplikacji MEE (nie tylko w specyficznych dogodnych lokalizacjach i bezpośrednio przy źródle generacyjnym, ale także u odbiorcy szeroka interpretacja rys. 3, rosnącego zapotrzebowania na RMEE, zapotrzebowania na środki inwestycyjne, bez których nie wzrośnie należycie poziom inwestowania w MEE (w tym w RMEE), zapotrzebowania na nowe technologie budowy MEE, w celu obniżenia kosztów inwestycji, przez zwiększenie stosunku pojemności do masy MEE, pozyskania nowych źródeł finansowania, bo możliwości finansowania inwestycji przez branżę są niewystarczające. Nowe źródła finansowania można upatrywać w postaci finansowania mikromagazynów (μmagazynów) przez drobnych odbiorców. Można ich zainteresować inwestowaniem w μmee drogą przemyślanego ukształtowania taryf, a przynajmniej utrzymania istniejącego stanu taryfowego 1. Warto podkreślić, że stymulująca w pożądanym kierunku efektywność oddziaływania taryfowego będzie rosła ze wzrostem cen energii elektrycznej i pogłębiania się zróżnicowania obciążeń w różnych porach doby. Punktem wyjścia do udowodnienia tezy o RMEE jako OZE jest też dobowy przebieg obciążenia KSE. Jego kształt jest charakterystyczną cechą systemów elektroenergetycznych. Przedstawia to rys. 4, pochodzący z opracowania EdF R&D (8). Na ilustracji widać przebieg zapotrzebowania na energię elektryczną w polskim systemie elektroenergetycznym podczas typowego tygodnia zimowego na tle innych krajów UE. Znamienna jest cykliczność kształtu dobowego przebiegu. W KSE mogą pracować CMEE i RMEE. Do CMEE można zaliczyć przede wszystkim elektrownie szczytowo-pompowe, zaś do kategorii RMEE: akumulatorowe MEE, powszechnie występujące w UPS-ach lub MEE korzystające ze stacji ładowania, zwane też mikromagazynami (μmagazynami). RMEE to magazyny zintegrowane ze źródłem wytwarzania energii elektrycznej albo z jej odbiorem. Trzeba je odróżniać od CMEE (ogólnosystemowych) ze względu na odmienne role w systemie. CMEE mają przede wszystkim służyć gromadzeniu energii dla zbilansowania popytowo-podażowego systemu elektroenergetycznego podczas występowania szczytów obciążenia, przy ponoszeniu mniejszych kosztów dostawy energii elektrycznej (czego dowodzi przebieg na rys. 5) lub w warunkach produkcji z kon- 1 Na rynku obserwuje się przypadki drastycznego ograniczania roli taryf w wyrównywaniu krzywej dobowego obciążenia KSE. Polegają one na zrównaniu taryfy dziennej z nocną nocna praktycznie nie różni się od dziennej. nr 1 (7)

7 wencjonalnych źródeł wytwarzania na poziomie absolutnego MTT systemu 2 (jest to przypadek bardzo mało prawdopodobny w pracujących systemach elektroenergetycznych). Natomiast RMEE stanowią środek techniczny do nagromadzenia energii: potrzebnej do wykorzystania poza systemem (pojazdy, mobilne odbiorniki elektroniczne), koniecznej do użycia podczas stanów zakłóceń w systemie (przerwy w zasilaniu), potrzebnej do wykorzystania w niekorzystnych cenowo okresach taryfowych, do spożytkowania energii z OZE, gdy nie jest generowana (rys. 3), wytwarzanej w okresach, gdy nie ma na nią zapotrzebowania (w okresach zapadów obciążenia 3 patrz rys. 4. oraz rys. 7.) wytwarzanej w źródłach o losowych możliwościach produkcyjnych (np. elektrownie wiatrowe), lub energii z nocnej produkcji 3 w źródłach konwencjonalnych. Energia nocna jest produkowana najtaniej (rys. 5 i rys. 6), bo tylko przy ponoszeniu części kosztów zmiennych (kosztów części paliwa angażowanych na wytworzenie jednej kwh) i w konsekwencji ze zmniejszonymi emisjami CO 2. Tezę o niskich kosztach produkcji i cenie jednej kwh w okresie zapadu nocnego i południowego w stosunku do tych samych wielkości w okresie szczytu obciążenia potwierdzają też krzywe kształtowania się cen giełdowych energii elektrycznej. Zostało to zilustrowane na rys. 6, sporządzonym na podstawie powszechnie dostępnych danych. W nocy produkcja ze źródeł konwencjonalnych przebiega na poziomie nieco ponad MTT dla utrzymania procesu produkcyjnego. Wtedy produkcja kwh, uzyskiwanych ponad MTT, odbywa się na poziomie kosztów dodatkowego paliwa ponad poziom odpowiadający MTT. Produkcja na poziomie MTT tworzy koszty stałe, w tym koszty paliwa. Zatem w nocy produkcja każdej elastycznej 4 kwh jest najtańsza i najczystsza (z ekologicznego punktu widzenia, gdyż zachodzi wtedy minimum emisji CO 2 ). Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Na rys. 5 widać, że koszt produkcji jednej kwh w okresie nocnego zapadu obciążenia greckiego KSE stanowi zaledwie 13,6 proc. kosztu produkcji w okresie jego szczytowego obciążenia, czyli poniżej jego piątej części, a w okresie zapadu południowego: 54,4 proc., czyli około połowę. Podobnie z rys. 6 wynika, że w naszym KSE, który cechuje się relatywnie wyrównanym przebiegiem dobowego obciążenia na tle Europy, cena jednej kwh w okresie nocnego zapadu stanowi zaledwie 55,7 proc. ceny podczas szczytowego obciążenia, czyli około połowę, zaś w trakcie zapadu południowego jest to 86,5 proc., czyli jest niższa od szczytowej tylko o około 15 proc. Jest tak mimo tego, że jak widać z rys. 7 krzywa dobowego obciążenia praktycznie nie ma zapadu południowego, a w zapadzie nocnym obciążenie plasuje się na poziomie 78,4 proc., czyli niższym od szczytowego o około 20 proc. Różnica obciążenia w okresie zapadu obciążenia Pmin i MTT może być mniejsza lub większa od generacji OZE ( < OZE lub > OZE) patrz rys. 2.c) do rys. 2f). W tym stanie rzeczy OZE charakteryzujące się losowymi możliwościami produkcyjnymi i jednocześnie traktowane priorytetowo w KSE wywołują jedną z dwóch opcji: potrzebę podniesienia w ramach dostępnej elastyczności produkcji konwencjonalnej, gdy produkcja przedmiotowych OZE spada (np. wiatr słabnie), potrzebę obniżenia w ramach dostępnej elastyczności produkcji konwencjonalnej, gdy produkcja przedmiotowych OZE rośnie (np. wiatr nasila się) patrz rys. 2c i rys. 2d. Ten proces może się odbywać tylko wtedy, gdy poziom generacji OZE nie jest większy od różnicy popytu nocnego P min i MTT generacji konwencjonalnej, stanowiącej przedział elastycznej produkcji konwencjonalnej jak widać na rys. 2e i rys. 2f. Jeżeli ta różnica przekracza wskazany poziom, wtedy ze względów systemowych musi zostać ograniczona generacja OZE. Zapobieganiu takiej niegospodarności służą RMEE i μmagazyny. Mogą to czynić przez podnoszenie wartości popytu nocnego P min. 2 Do tego celu MEE są lokalizowane przy poszczególnych OZE, należą więc do kategorii RMEE i nie są raczej μmagazynami. 3 Przez ten termin należy rozumieć każdą kwh produkowaną w dolinach obciążenia. 4 Jest to każda kwh zmieniająca poziom produkcji. 70

8 Rys. 3. Zastosowanie μmee do spożytkowania energii z OZE, gdy nie jest generowana (nie pokazano połączenia z elektroenergetyczną siecią dystrybucyjną) Francja Niemcy Austria Szwajcaria Hiszpania Wielka Brytania Polska Poniedziałek Wtorek Środa Czwartek Piątek Sobota Niedziela Rys. 4. Tygodniowe zmiany mocy obciążenia w okresie zimowym w latach [3]

9 Rys. 5. Funkcja kosztu prowadzenia ruchu źródeł w greckim KSE dla typowej doby w roku. [9] Rys. 6. Ceny giełdowe energii elektrycznej Rys. 7. Krzywa obciążenia KSE z trzeciej środy miesiąca w okresie zimowym z ilustracją interpretacji pojęć używanych w tekście. Źródło EdF R&D. [8]

10 Magazynowanie produkcji OZE nie odbywa się w dowolnym momencie, gdyż magazynowanie wytwarzanej energii w okresie wysokich kosztów i ceny (rys.5 i oraz rys. 6) jest ekonomicznie nieopłacalne. Ma ono sens tylko w czasie, gdy funkcjonuje najtańsza taryfa, a więc w strefie nocnej lub w strefie pozaszczytowej 5. Jeśli zachodzi konieczność ograniczania produkcji OZE, to oznacza, że KSE nie dysponuje magazynami o wystarczającej mocy. Należy dążyć do wyjścia z takiej sytuacji drogą równoczesnego: pilnego inwestowania w CMEE, intensywnego promowania μmagazynów, rozpowszechniania zachęt taryfowych (czyli zwiększania rentowności μmagazynów), wprowadzenia istotnego zróżnicowania cen zakupu energii z OZE w zależności od czasu jej dostawy w strefach doby, co oznacza stymulowanie inwestowania w MEE w ramach inwestowania w OZE np. przez inwestorów wiatraków. Natomiast gdy > OZE, to magazynowaniu podlega także najtańsza energia ze źródeł konwencjonalnych. Z powyższego wynika, że istnieją warunki obciążenia systemu elektroenergetycznego, w których RMEE są napełniane energią z OZE. Są to sytuacje przedstawione na rys. 2d i na rys. 2f. Do tego w Polsce istnieją warunki napełniania RMEE także energią pochodzącą wprawdzie z generacji konwencjonalnej, ale najtańszą produkcyjnie, najmniej obciążającą zasoby naturalne i najczystszą (w aspekcie emisji CO 2 ). Jest to zachęcająca perspektywa dla rozwoju μmee. Powszechność praktycznego występowania w takich sytuacji w systemach energetycznych następuje wraz ze zwiększaniem udziału energii jądrowej i OZE w ogólnej generacji systemu, przy jednoczesnym ograniczaniu udziału generacji ze źródeł konwencjonalnych. Taki racjonalny proces stabilizacji pracy KSE (wyrównywania dobowego przebiegu obciążenia) oznacza, że RMEE i μmee służą bezpośrednio do magazynowania energii generowanej przez OZE. W konsekwencji gospodarczo RMEE i μmee powinny być traktowane priorytetowo, jak OZE. Są bowiem źródłem nocnej energii odnawialnej, która zmniejsza nocną produkcję energii konwencjonalnej i ogranicza emisję CO 2. Pominięcie roli MEE jako OZE istotnie osłabia efektywność walki z ociepleniem klimatu oraz ogranicza skuteczność podejmowanych wysiłków przez rezygnację z działań w strefie nocnej. Na podkreślenie zasługuje też funkcja stabilizacyjna MEE w KSE, która redukuje niekorzystne efekty probabilistycznej generacji OZE oraz rola RMEE w łagodzeniu skutków przerw w dostawie energii elektrycznej i poprawie niezawodności zasilania odbiorników. Wreszcie warto zauważyć, że MEE w postaci elektrowni szczytowo-pompowych statystycznie są zwykle zaliczane do OZE. Wnioski 1. Wykorzystywanie OZE jest realną alternatywą dla wyczerpujących się paliw kopalnych i rozwiązaniem na spodziewany w przyszłości kryzys energetyczny. 2. Energia elektryczna dystrybuowana w okresie nocnym jest najtańsza (produkowana po najniższych kosztach) i o najniższej emisji CO 2 (najniższe jednostkowe zużycie węgla) spośród kwh generowanych konwencjonalnie. 3. W określonych warunkach bilansu podaży i popytu w systemie elektroenergetycznym RMEE gromadzą energię priorytetową, którą w Polsce stanowi energia z OZE. 4. Dopóki zostanie utrzymany priorytet dla generacji OZE w stosunku do generacji konwencjonalnej, to magazyny energii elektrycznej MEE w rozumieniu krajowego prawa gospodarczego powinny się zaliczać do grupy OZE. Powinno się zatem rozszerzyć na MEE wszelkie przywileje, którymi prawo obdarza OZE. 5. Na forum UE należy promować Polskę poprzez ideę rozwoju RMEE, które dostarczają energię z OZE. 6. Trzeba nadać priorytet większemu zróżnicowaniu taryfy dziennej i nocnej jako ważnego bodźca, stymulującego stosowanie RMEE, dostarczających energię z OZE. 7. Należy promować korzystanie z RMEE, w tym z μmagazynów. 8. Należy podjąć promowanie wśród odbiorców roli RMEE w łagodzeniu skutków przerw w dostawie energii elektrycznej i w poprawie niezawodności zasilania odbiorników. 5 Awaryjnie MEE mogą stabilizować pracę wyspy KSE, jeżeli są przez nią objęte (CMEE, RMEE i μmee każdy w odpowiedniej roli). Jest to kolejny pozytywny, a dotąd niezauważany aspekt wyposażania KSE w CMEE. 73

11 Literatura [1] G. Paściak, J. Chmielowiec, P. Bujko, Ogniwa paliwowe ekologiczne generatory energii, Nowa Elektrotechnika, marzec 2005, Nr 3(7), str [2] Władysław Włosiński, Kazimierz Zakrzewski, Znaczenie i perspektywy rozwoju dyscypliny elektrotechnika, Spektrum Biuletyn organizacyjny i naukowotechniczny SEP, wrzesień-październik (9-10) 2009, str. VIII-XIII. [3] Krzysztof Tomczuk, Akumulatorowe zasobniki energii dla pojazdów elektrycznych, Nowa Elektrotechnika, czerwiec 2009, Nr 6 (58), str [4] Jacek Sosnowski, Magazynowanie energii elektrycznej, Nowa Elektrotechnika, lipiec-sierpień 2009, Nr 7-8 (59-60), str [5] Przemysław Komarnicki, Gerhard Müller, Samochody z napędem elektrycznym jako aktywne elementy sieci elektrycznej, Elektroenergetyka Współczesność i Rozwój, Nr 2-3 (4-5)/2010, str [6] Łukasz Świst, Elastyczne prognozowanie, Przegląd Techniczny, nr 1, 2011, str. 9. [7] Debata. Przyszłość przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej w Europie, Elektroenergetyka: Współczesność i Rozwój, nr 2-3 (4-5)/2010, str. str [8] Benoit Decourt, Polish Power to A Contribution to the Roadmap Preparation for Re-equipment and Development of the Polish Energy Sektor, Energetyka, Special Edition, No XVI, April 2008, page 18. [9] Energetyka, marzec 2007, str. 221 Mgr inż. Antoni Lisowski, absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Wrocławskiej (1956), studiów doktoranckich w tej uczelni (1976)i studiów podyplomowych w Politechnice Łódzkiej (2010). Przepracował 42 lata w energetyce, w tym na kierowniczych stanowiskach technicznych. Rzeczoznawca SEP od 1969 r. do dzisiaj, wykonał 150 ekspertyz, w tym sądowych i obejmujących pomiary elektryczne. Przewodniczący KT 70 PKN (od 1994 r. do dzisiaj), od 1993 r. członek Rady Redakcyjnej kwartalnika Automatyka Elektroenergetyczna:, zweryfikowany wykładowca SEP, członek grupy roboczej Dialogu w Edukacji od 2007 r. przy Departamencie Współpracy Międzynarodowej MEN. Autor szeregu referatów i publikacji (w tym z zakresu elektroenergetyki, ochrony przeciwporażeniowej, przepisów i automatyki elektroenergetycznej). Mgr inż. Igor Siudek, absolwent inżynierii środowiska (Politechnika Warszawska 2006) i studiów podyplomowych (project management, SGH 2008). Od 4 lat pracuje w budownictwie, w tym 2 lata jako kierownik projektu inwestycji deweloperskiej. Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Kryteria zawilgocenia mineralnego oleju w transformatorze Jerzy Słowikowski Rzeczoznawca SEP, Przewodniczący KT 303 PKN Materiały Elektroizolacyjne 1. Wstęp Do lat okres życia transformatora sieciowego był szacowany na 20 do 25 lat. Brano przy tym pod uwagę przede wszystkim proces starzenia ekonomicznego poszczególnych jednostek. Transformatory starszych generacji o gorszych parametrach ekonomicznych, zwłaszcza pod względem strat biegu jałowego i strat obciążeniowych, były wypierane przez nowe rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne. Celowość przedłużania okresu życia transformatorów i dokonywania ich remontów wyłącznie w koniecznych przypadkach nabrały znaczenia z chwilą skoku technologicznego, jakim była budowa rdzeni z zimnowalcowanych blach elektrotechnicznych. To stało się powodem rozwoju badań diagnostycznych zapoczątkowanych jeszcze wcześniej w Rosji. [2] 74