Jsou ve vztahu k obnovitelným zdrojům energie nezbytné elektrárny se základním zatížením?

Jaderné a uhelné elektrárny pod tlakem: Jak energetický přechod mění základní zatížení

Elektrárny se základním zatížením hrají ústřední roli v tradičním zásobování energií, protože poskytují neustále požadovaný elektrický výkon (základní zatížení). Tyto elektrárny, jako jsou jaderné a uhelné elektrárny, běží nepřetržitě a vyrábějí elektřinu s nízkými variabilními náklady. Ale s rozšiřováním obnovitelných energií (RE) je jejich nezbytnost stále více zpochybňována.

Vhodné pro:

• Srovnání: elektrárny se základním zatížením vs. elektrárny se špičkovým zatížením

Proč byly dosud nezbytné elektrárny se základním zatížením

Elektrárny se základním zatížením byly nezbytné pro pokrytí minimální poptávky v elektrické síti. Jsou technicky navrženy tak, aby vyráběly elektřinu nepřetržitě a aby byly ekonomicky efektivní při nepřetržitém provozu. Typickými příklady jsou hnědé uhelné a jaderné elektrárny a také průtočné elektrárny. Tyto technologie však nejsou příliš flexibilní a na kolísající poptávku nebo dodávku obnovitelné energie mohou reagovat pouze v omezené míře.

Výzvy, které představují obnovitelné energie

Obnovitelné energie, jako je větrná a sluneční energie, závisí na počasí a nevyrábějí elektřinu neustále, ale kolísají. Tyto vlastnosti je činí technicky neschopnými základního zatížení v klasickém slova smyslu. Přesto dokážou spolehlivě zabezpečit dodávku energie prostřednictvím inteligentních sítí, akumulačních technologií a dodatečných flexibilních elektráren.

Energetický přechod vedl ke snížení potřeby pevných elektráren se základním zatížením. Místo toho nabývá na významu pojem „zbytková zátěž“: část poptávky po elektřině, kterou nelze pokrýt obnovitelnými zdroji energie, pokrývají flexibilní elektrárny, jako jsou plynové elektrárny nebo vodíkové plynové turbíny.

Jsou elektrárny se základním zatížením stále nutné?

Studie ukazují, že energetický systém založený na obnovitelných energiích může fungovat i bez elektráren se základním zatížením. Kombinace solární a větrné energie v kombinaci s akumulací (např. baterie nebo vodík), flexibilní řízení zátěže a zbytkové zátěže elektráren mohou zajistit bezpečnost dodávek. Integrace elektráren se základním zatížením by měla smysl pouze v případě, že by byly ekonomicky konkurenceschopné – což se kvůli vysokým investičním nákladům často neděje.

Elektrárny zbytkové zátěže jsou elektrárny, které slouží k pokrytí tzv. zbytkové zátěže. Zbytková zátěž je část spotřeby elektřiny, která zbývá po odečtení dodávky od kolísajících obnovitelných energií, jako je větrná a solární energie. Tyto elektrárny hrají ústřední roli v energetickém systému, který je stále více charakterizován obnovitelnými energiemi, protože zajišťují bezpečnost dodávek.

Typy elektráren se zbytkovou zátěží

• Plynové elektrárny: Jsou považovány za zvláště vhodné, protože je lze rychle spustit nebo vypnout.
• Bioplynové stanice: Tento obnovitelný zdroj energie může také flexibilně přispívat k pokrytí zbytkové zátěže.
• Vodní elektrárny (např. přečerpávací elektrárny): Ukládají přebytečnou elektřinu a v případě potřeby ji opět uvolňují.

Alternativní přístupy k zabezpečení napájení

• Technologie skladování: Přečerpávací elektrárny, velké baterie nebo úložiště vodíku dokážou kompenzovat výkyvy mezi výrobou a spotřebou.
• Flexibilita v síti: Inteligentní sítě (smart grids) umožňují lepší kontrolu nabídky a poptávky.
• Elektrárny se zbytkovou zátěží: Ty běží pouze v případě potřeby a často využívají technologie s nižšími emisemi, jako je vodík nebo biometan.
• Diverzifikace: Široký mix decentralizovaných obnovitelných zdrojů energie snižuje závislost na jednotlivých technologiích.

Elektrárny se základním zatížením již nejsou absolutně nezbytné v kontextu energetického systému, kterému dominují obnovitelné energie. Bezpečnost dodávek může být zaručena kombinací obnovitelných energií, skladování, flexibilních elektráren a inteligentních sítí. Koncept základního zatížení se stává méně důležitým ve prospěch flexibilnějších a udržitelnějších řešení.

Obnovitelné energie hrají v zásobování energií stále důležitější roli, a to i v souvislosti se základním zatížením. Jejich příspěvek k pokrytí základního zatížení se však výrazně liší od podílu tradičních elektráren, protože mnoho obnovitelných zdrojů je závislých na počasí, a tudíž nestálých. Přesto existují různé přístupy a technologie, které umožňují jejich integraci do dodávky základního zatížení.

Obnovitelná energie a její role v základním zatížení

1. Základní obnovitelná energie

• Průtokové elektrárny: Jsou přirozeně schopné základního zatížení, protože dokážou vyrábět konstantní elektřinu.
• Elektrárny na biomasu: Mohou také poskytovat nepřetržitou energii, a proto jsou považovány za schopné základního zatížení.
• Geotermální elektrárny: Tyto využívají geotermální energii a nabízejí spolehlivou, konstantní výrobu elektřiny.

2. Omezená kapacita základního zatížení větrné a solární energie

• Větrné a solární elektrárny jsou závislé na počasí, a proto nejsou neustále dostupné. Pobřežní větrné elektrárny jsou však považovány za téměř schopné základního zatížení kvůli jejich vysokému počtu hodin plného zatížení.
• Takzvané „temné ticho“ (žádný vítr a žádné sluneční světlo) představují problém, který musí být kompenzován úložnými řešeními nebo jinými technologiemi.

3. Skladovací technologie a flexibilita

• Pro kompenzaci výkyvů ve větrné a solární energii se používají úložná řešení, jako je bateriové úložiště, přečerpávací elektrárny nebo úložiště vodíku. Tyto technologie umožňují ukládat přebytečnou energii a v případě potřeby ji uvolňovat.
• Inteligentní sítě (inteligentní sítě) mohou optimalizovat dodávky energie z obnovitelných zdrojů a odstranit mezery v dodávkách.

4. Změněný koncept základního zatížení:

• S rozmachem obnovitelných energií je tradiční koncept tuhého základního zatížení stále více nahrazován flexibilnějším systémem. Namísto konstantní základní nabídky je cílem dynamicky vyvažovat nabídku a poptávku.
• Kombinace různých obnovitelných zdrojů energie (např. vítr, slunce, biomasa) může zajistit stabilní dodávky, protože se částečně doplňují.

výzvy

• Rozšíření skladovacích a flexibilních sítí je zásadní pro umožnění integrace obnovitelných energií do dodávek základního zatížení.
• Překlenovací technologie, jako jsou plynové elektrárny, jsou dočasně potřebné k odstranění nedostatků v dodávkách.
• Z dlouhodobého hlediska by mohl být možný systém založený výhradně na obnovitelné energii, pokud dojde k technologickému pokroku v oblasti skladování a řízení sítě.

Obnovitelné energie mohou významně přispět k základnímu zatížení prostřednictvím vhodných kombinací, technologií skladování a inteligentního řízení sítě. Tradiční koncept tuhého základního zatížení je však stále více nahrazován flexibilnějšími přístupy.

Konvenční elektrárny se základním zatížením vždy hrály ústřední roli v dodávkách energie a poskytovaly nepřetržité a minimální množství elektřiny, které rozvodná síť potřebuje 24 hodin denně. Tato stálá dodávka energie je nezbytná pro zamezení výpadků proudu a zajištění stability sítě.

Proč jsou (stále) nutné konvenční elektrárny se základním zatížením?

• Zabezpečení napájení: Zaručují stálý přísun energie bez ohledu na denní dobu nebo povětrnostní podmínky. To je zvláště důležité pro průmyslové procesy, domácí spotřebiče v nepřetržitém provozu (např. chladničky) a veřejnou infrastrukturu, jako je pouliční osvětlení.
• Stabilita sítě: Elektrárny se základním zatížením přispívají k frekvenční a napěťové stabilitě v elektrické síti, což je zásadní pro bezpečný provoz celého systému.
• Nízké variabilní náklady: Tyto elektrárny jsou navrženy tak, aby vyráběly elektřinu nákladově efektivně, protože jsou obvykle provozovány nepřetržitě.

Které elektrárny pokrývají základní zatížení?

Tradičně se používají elektrárny se základním zatížením, které jsou technicky schopné vyrábět elektřinu po dlouhou dobu:

• Konvenční elektrárny: Uhelné, jaderné a zemní plynové elektrárny zde dominují svou spolehlivostí a nízkými variabilními provozními náklady.
• Obnovitelná energie: Průtokové elektrárny, elektrárny na biomasu a geotermální elektrárny mohou také pomoci pokrýt základní zatížení, protože mohou poskytovat nepřetržitou energii.

Budoucí prospekty

S přechodem na obnovitelné zdroje energie se přehodnocuje role elektráren se základním zatížením:

• Těkavé generátory, jako jsou větrné a solární, nejsou schopné základního zatížení, protože jejich výroba je závislá na počasí. Jejich integrace proto vyžaduje úložná řešení nebo doplňkové technologie, jako jsou power-to-gas nebo virtuální elektrárny.
• Technologie skladování, jako je bateriová úložiště nebo přečerpávací elektrárny, se stávají stále důležitějšími, aby kompenzovaly výkyvy a umožnily obnovitelným zdrojům energie podporovat základní zatížení.
• Budoucnost bez tradičních elektráren se základním zatížením: Scénáře ukazují, že energetický systém může fungovat i bez tradičních elektráren se základním zatížením, pokud jsou obnovitelné energie efektivně propojeny a skladovány.

Konvenční elektrárny se základním zatížením zůstávají v současnosti nepostradatelné pro stabilní dodávky energie. Zároveň je jejich význam doplňován nebo nahrazován inovativními technologiemi a udržitelnými řešeními v rámci energetického přechodu.

Vhodné pro:

• Hybridní elektrárny sestávající ze solární, větrné, vodní a bateriové energie
• Virtuální elektrárny: decentralizovaná energetika, centrálně řízená - stabilní sítě prostřednictvím síťování - optimalizace výroby a spotřeby elektřiny