Energetický přechod: Norská vodní energie jako kotva ve stabilitě pro evropskou energetickou mřížku

Vodní energie místo čerpání úložiště: Jak Norsko může stabilizovat energetickou mřížku Evropy

Energetický přechod v Evropě čelí významným výzvám, ale přírodní zdroj by mohl hrát klíčovou roli pro svůj úspěch: norská vodní energie. Technologie Fraunhofer Institute for Energy Management and Energy System zkoumal Composite Project, jak tento přírodní zdroj energie může výrazně přispět ke stabilizaci evropských energetických sítí a zároveň drasticky snižuje potřebu nákladné nové čerpané paměti.

Jedinečná energetická pozice v Evropě Norská

Norsko zaujímá mimořádné postavení v evropské energetické krajině. S přibližně 90 procenty elektřiny z vodní energie je skandinávská země jedinečně umístěna v celé Evropě. Toto působivé číslo je založeno na jedinečné geografické poloze země s jeho hlubokými fjordy, strmými horami a nevyčerpatelnými vodními zdroji. Po celé zemi je distribuováno více než 1600 vodních elektráren, které na 385 000 čtverečních kilometrech je jen o něco větší než Německo.

Norská produkce vodní energie dosáhla historické rekordní hodnoty v roce 2024 s 157,2 terawatthodiny. Tato částka přesahuje produkci německé vodní energie osmikrát, ačkoli obě země jsou srovnatelné z hlediska prostoru. Zvláště pozoruhodná je skutečnost, že Norsko pokrývá nejen vaše vlastní potřeby, ale také vytváří značné přebytky pro export. Země již vyváží kolem 14 terawattových hodin elektřiny, a je proto největším vývozcem elektřiny v Evropě.

Norské systémy vodní energie mají působivou skladovací kapacitu ve více než 1 000 vodních nádržích, které mohou uložit až 70 procent roční spotřeby energie. Tyto přírodní obchody nabízejí flexibilitu, kterou zbytek světa zoufale hledá, zatímco v Norsku je k dispozici po celá desetiletí.

Výzvy evropského přechodu energie

Aby bylo dosaženo cíle neutrality klimatu do roku 2050, musí být míra expanze větrné energie a fotovoltaiky v Evropě dnes zvýšena o čtyři až pětkrát. Tato masivní změna však má základní výzvy. Vítr a slunce produkují elektřinu v závislosti na počasí, ne podle potřeby. Tato volatilita vyžaduje flexibilní řešení, která mohou rychle reagovat na kolísání nabídky a poptávky.

Nepředvídatelnost obnovitelných energií v současné době vede k drahým problémům. V Německu kompenzace za klesající větrné turbíny, které musely být vypnuty v důsledku nákladů na přetížení sítě kolem 610 milionů EUR v roce 2017. Tato situace ilustruje naléhavou potřebu flexibilní mechanismů paměti a kompenzace v evropském energetickém systému.

Nainstalovaný výkon větru a sluneční energie v Evropě by mohl do roku 2050 více než trojnásobek a do roku 2050 růst na více než 1 800 gigawattů. Tato obrovská kapacita však musí být doplněna vhodnými mechanismy flexibility, aby bylo zajištěno stabilní a spolehlivý energetický systém.

Hydroconnect: Scientific Foundations for the Energy Future

Projekt Mezinárodního výzkumu Hydroconnect, ve kterém je zapojený výzkum energetiky Sintef, který se jedná o norskou univerzitu a technologii a University of Trento, systematicky zkoumal, jak může norská vodní energie přispět k evropské neutralitě klimatu. Vědci analyzovali 15 různých scénářů za roky 2030 a 2050 pomocí komplexní databáze s více než 850 vodními systémy a více než 3 600 jednotlivých nádrží.

Výsledky jsou působivé: rozšíření norské vodní energie jedenácti gigawatty a odpovídající expanze propojitelů může být snížena asi o 70 gigawattů další kapacity ve fotovoltaice, elektrolýze a skladování baterií. Tato čísla demonstrují obrovskou systémovou přidanou hodnotu, flexibilní rostliny vodní energie a jejich spojení s evropskými sousedními systémy.

Projekt použil sofistikované nástroje pro modelování, zejména vývoj scénáře rozsahu modelu energetického systému k analýze různých budoucích scénářů. Byly brány v úvahu nejen technické aspekty, ale také byly systematicky hodnoceny emise skleníkových plynů, ceny elektřiny a dopady na životní prostředí na norské vody.

Napuštěná paměť: podceňovaný potenciál Evropy

Zatímco pozornost je často zaměřena na nové technologie, v Evropě existuje obrovský nepoužitý potenciál ve formě čerpaných úložných elektráren. Evropská studie identifikovala působivý potenciál 2 291 gigawattových hodin na možných místech pro čerpané úložné elektrárny v zemích EU 15, v Norsku a Švýcarsku. Největším potenciálem je 1 242 gigawattových hodin na jihu Norska, což je 54 procent celkového potenciálu.

Tato kapacita je sedmkrát vyšší než současná kapacita skladování čerpadel v Evropě a stačilo by k dodávce Malty elektřinou po celý rok. Aby se dosáhlo stejné kapacity skladování energie s lithium-iontovými bateriemi, bylo by vyžadováno 95 milionů baterií z běžných elektrických automobilů.

Čerpané úložné elektrárny v současné době zažívají návrat poté, co nebyly ekonomicky považovány za ekonomicky. To se však mění rychle, protože se při přechodu energie stává stále důležitějším. Technologie je jednoduchá, ale efektivní: přebytek elektřiny čerpadla voda do vyšších skladovacích jezer, pokud je to nutné, protéká zpět turbínami a vyrábí elektřinu.

Například v Rakousku investuje síť dodavatelů energie více než 200 milionů EUR do modernizace jeho čerpaných úložných elektráren v Karinthských Alpách. Systémy mají nyní výstup turbíny 1,5 gigawattů a mohou dočasně ukládat přebytky elektřiny několika stovek větrných turbín.

Interconnectors: Evropské mosty Evropy

Klíč k použití norské vodní energie spočívá v propojovacích propojovacích konlíčcích SO - výkonných ponorkách, které spojují národní energetické sítě. Tyto „energetické mosty“ nejen zvyšují národní sítě bezpečnější, ale také levnější v elektřině v Evropě.

Nejvýznamnějším příkladem je Nordlink, který spojuje Německo a Norsko přímo od dubna 2021. Ponorkový kabel 623 může přenášet až 1 400 megawattů, a tak dodává více než 3,6 milionu německých domácností elektřinou. Investiční náklady kolem dvou miliard EUR jsou sdíleny ve stejných částech mezi norskými a německými partnery.

Funkční princip je elegantní: když je na německém pobřeží Severního moře fleece a větrné turbíny stojí v klidu, vstoupí norské vodní elektrárny. Pokud však Německo produkuje příliš mnoho větrné energie, teče do Norska, takže vodní rostliny mohou být dočasně uzavřeny. Norské fjordy působí jako „virtuální paměť“.

Norsko bylo již připojeno k evropské energetické síti prostřednictvím několika propojovacích konávačů: s Nizozemskem přes Norned (od roku 2008), s Dánskem prostřednictvím několika spojení a s Velkou Británií prostřednictvím nového kabelu. Toto síť umožňuje optimálně využívat flexibilní norskou vodní energii, aby kompenzovala fluktuace větru a sluneční energie v jiných zemích.

Nové fotovoltaické řešení pro zkrácení nákladů a úsporného času: xpert.digitální

Více o tom zde:

• PV řešení pro snížení úsilí a výdajů

Flexibilita jako jádro přechodu energie

Vodní energie je nejflexibilnějším zdrojem obnovitelné energie. Na rozdíl od skladování baterií, které může ušetřit energii pouze po krátkou dobu, vodní elektrárny nabízejí flexibilitu do široké škály času od milisekund po celé roční období. Tato vlastnost z něj činí nepostradatelný stavební blok pro stabilitu sítě.

Norská vodní energie může reagovat na kolísání potřeb během několika minut. Může exportovat elektřinu do značné míry, pokud v Evropě je k dispozici malý vítr a slunce a naopak, když existuje nadměrná nabídka. Díky této schopnosti je Norsko ústředním hráčem v klimatu -neutrálním evropském energetickém trhu s propojením.

Flexibilita vodní energie přesahuje čistou výrobu energie. Rostliny vodní energie mohou poskytovat různé systémové služby, včetně řídicího výkonu pro frekvenční chov, chov napětí a kompenzace slepého výkonu. Tyto služby jsou nezbytné pro stabilní provoz sítě, zejména se zvyšujícím se podílem těkavých obnovitelných energií.

Ekonomické a politické dimenze

Rostoucí integrace norské vodní energie na evropské trhy s elektřinou však také přináší výzvy. Norská populace zažívá rostoucí ceny elektřiny, zatímco velké množství elektřiny se vyváží. Tato situace vedla k politickému napětí a dokonce přispěla k přestávce norské vlády.

Strana Critical Center EU a další strany kritizují, že norské domácnosti musí platit vyšší ceny elektřiny, protože rezervy vodní energie se prodávají v zahraničí. Požadavky EU omezují Norskou kontrolu nad těmito rezervami. Norský ministr financí dokonce obvinil energetickou politiku EU za kolaps vlády.

Navzdory těmto politickým výzvám zůstávají ekonomické výhody integrace značné. Expanze o jedenáct gigawattů vodní energie a nových propojovacích látek snižuje systémové náklady, připomíná ceny elektřiny a tlumí vrcholy cen v nízkém větru a sluneční energii. Analýzy ukazují, že více větrné energie zvyšuje norský vývoz elektřiny a pomáhá stabilizovat evropský systém.

Ukládání virtuálního energie a decentralizovaná řešení

Kromě velkých vodních elektráren dává také důležitost virtuálního úložiště energie. Tato síť tisíc malých úložných jednotek do velkého, inteligentního systému. Například v Německu již společnost Sonnen již připojila 25 000 baterií s virtuální elektrárnou s 250 megawattovými hodinami kapacity.

Tyto decentralizované roztoky dokonale doplňují velké vodní elektrárny. Zatímco Norsko nabízí dlouhodobou stabilitu se svou vodní energií, virtuální elektrárny mohou rychle reagovat na místní fluktuace a zmírnit distribuční síť. Kombinace centrální norské vodní energie a decentralizovaných řešení skladování vytváří robustní a flexibilní energetický systém.

Účinky na životní prostředí a udržitelnost

Vodní energie v Evropě hraje klíčovou roli pro udržitelný energetický systém. Poskytuje velké množství elektřiny s nízkým uhlíkem za nízké náklady a omezuje sociální výdaje na rozvoj klimatu -neutrálního energetického systému. Komise EU výslovně potvrdila význam vodní energie pro evropskou zelenou dohodu a uvědomila si, že je nezbytná jako flexibilní a kontrolovatelný zdroj obnovitelné energie.

Vodotěsné nádrže nabízejí další výhody nad rámec výroby elektřiny: zajišťují dostupnost vody pro ochranu před povodněmi, zavlažování, zásobování vodou a relaxaci. Tato multifunkčnost činí vodní energii obzvláště cenným zdrojem v době změny klimatu.

Projekt hydroconnect také zkoumal dopad na životní prostředí na norské nádrže a říční systémy. Interdisciplinární projekt kombinuje meteorologii, energetickou analýzu a environmentální výzkum s cílem propojit údaje o počasí, výrobu elektřiny a ekologické faktory, jako je tvorba ledu v nádržích.

Evropská hydropion: 47 % potenciál stále nevyužitý

Perspektivy pro evropskou vodní energii jsou slibné. Ekonomický potenciál vodní energie v Evropě, který dosud nebyl vyvinut, je 47 procent technicky dostupného potenciálu. Zejména v Alpách, Skandinávii a Pyrenejích stále existují značné nevyužité možnosti.

Modernizace stávajících vodních elektráren je považována za jednu z nejúčinnějších příležitostí ke zvýšení výroby elektřiny a zároveň minimalizovat znečištění životního prostředí. Nové technologie, jako jsou rychlosti kontrolované rychlosti, způsobují, že rostliny vodní energie jsou ještě flexibilnější a efektivnější.

Evropa je také vedoucím pro inovativní koncepty vodní energie. Projekty, jako je Alpheus, vyvíjejí kruhové pobřežní přehrady, které používají jako obchody s energií mořskou vodu. V budoucnu by mohly vytvořit další úložné kapacity, které odpovídají tisícům baterií.

Digitalizace a automatizace sítí poskytne decentralizované vodní elektrárny pro ještě větší flexibilitu, zejména na úrovni distribuční sítě. Současně inteligentní pomůcky pro podporu ryb, jako je vodní pás hydroconnect, zajistí, že vodní energie také splňuje ekologické požadavky.

Systémový význam pro neutralitu klimatu

Norská vodní energie bude v budoucnu i nadále ústřední součástí neutrálního energetického systému klimatu. Analýzy projektu Hydroconnect jasně ukazují systémovou přidanou hodnotu flexibilní rostliny vodní energie a jejich spojení s evropskými sousedními systémy.

Rozšíření méně nových čerpaných úložných rostlin může ve skutečnosti vést k rozšíření vícenásobného výkonu jiných technologií. Toto zjištění je zásadní pro energetickou politiku: Místo spoléhání se pouze na nové technologie by Evropa měla optimálně využívat stávající přírodní kapacity a síť inteligentně.

Kombinace norské vodní energie, modernizované čerpané paměti a inteligentních propojovacích konávačů vytváří energetický systém, který je stabilní i cenově dostupný. Tato infrastruktura tvoří páteř pro úspěšnou integraci masivně rostoucích větrných a solárních kapacit v Evropě.

S několika cílenými investicemi do vytváření sítí a modernizaci stávajících kapacit vodní energie může Evropa podniknout zásadní krok k neutralitě klimatu, aniž by ohrožovala bezpečnost nabídky nebo dostupnosti. Norská vodní energie se ukáže jako kotva přirozené stability, kterou Evropa naléhavě potřebuje pro svůj úspěšný přechod energie.

☑️ Stavba a poradenství v oblasti fotovoltaických open-space systémů

☑️ Plánování solárního parku ☑️ Realizace agrofotovoltaiky

☑️ Solární venkovní systémy s řešením dvojího použití

Xpert.Solar je vaším ideálním partnerem pro plánování, poradenství a realizaci staveb pozemních fotovoltaických systémů a zemědělských fotovoltaických projektů díky našim dlouholetým zkušenostem a odborným znalostem v odvětví solární energie. Xpert.Solar má zkušený tým profesionálů, který nabízí farmářům a investorům řešení na míru. Od analýzy místa přes finanční a právní poradenství až po technickou implementaci a monitorování, Xpert.Solar podporuje své zákazníky profesionálně a spolehlivě, aby zajistil úspěšnou a udržitelnou implementaci.

Konrad Wolfenstein

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus