Инфраструктура електроенергетске мреже као уско грло у енергетској транзицији: изазови и решења
Xpert прелиминарно издање
Избор језика 📢
Објављено: 25. августа 2025. / Ажурирано: 25. августа 2025. – Аутор: Konrad Wolfenstein
Инфраструктура електроенергетске мреже као уско грло у енергетској транзицији: Изазови и решења – Слика: Xpert.Digital
Електрична мрежа на граници: Зашто је немачка енергетска транзиција у застоју и која паметна решења могу сада помоћи
### Саобраћајна гужва на енергетском аутопуту: Хиљаде соларних електрана чекају на повезивање – да ли се енергетска транзиција суочава са нестанком струје? ### Генијалан трик за електроенергетску мрежу: Како „прекомерна изградња“ штеди милијарде и одмах повезује соларне паркове са мрежом ### Ваш рачун за струју 2025. године: Ко има користи од нових прописа о мрежи и ко ће ускоро плаћати више ### Паметне мреже уместо скупих каблова: Како дигитална технологија револуционише проширење мреже и смањује трошкове ###
Од севера до југа: Зашто наша електроенергетска мрежа постаје уско грло и како виртуелне електране могу спречити колапс
Енергетска транзиција Немачке напредује импресивним темпом са ширењем соларних и ветроелектрана, али њен успех виси о концу: застарела инфраструктура електроенергетске мреже. Оно што је некада служило као поуздана окосница снабдевања енергијом све више постаје највеће уско грло трансформације. Основни проблем лежи у промени система: од неколико, централизованих великих електрана ка хиљадама децентрализованих и временски зависних генератора. Мреже, пројектоване за једносмерни проток од електране до потрошача, нису опремљене за овај нестабилни двосмерни саобраћај.
Последице су већ драматичне: оператери мреже попут Бајернверка пријављују захтеве за прикључење за пројекте обновљивих извора енергије укупне снаге преко 60 гигавата, али не могу да их испуне. На многим местима мреже раде на границама својих капацитета, што доводи до времена чекања од пет до петнаест година за повезивање нових соларних паркова. Ситуацију погоршава добро позната подела север-југ, где се на ветровитом северу производи вишак електричне енергије, која не стиже до индустријских центара на југу. Читаве улице се већ проглашавају „више неповезивим“, што доводи до локалног застоја у развоју соларне енергије.
Овај огроман изазов, међутим, захтева више од саме скупе и дуготрајне изградње нових далековода. Потребни су иновативни и интелигентни приступи како би се ефикасније користила постојећа инфраструктура и обликовао енергетски систем будућности. Они се крећу од паметних мрежа које координирају производњу и потрошњу у реалном времену, преко виртуелних електрана које комбинују хиљаде малих постројења у велики рој, до паметних концепата као што су „прекомерна изградња“ мрежних прикључака и проактивна „напајање утичнице“. Ова решења обећавају не само да ће убрзати енергетску транзицију, већ и да ће држати под контролом растуће трошкове проширења мреже, а самим тим и цене електричне енергије за потрошаче. Следећи текст истиче најхитнија уска грла и представља најперспективнија решења која ће одредити успех или неуспех немачке енергетске транзиције.
У вези са овим:
Зашто је мрежна инфраструктура кључни фактор за ширење обновљивих извора енергије?
Инфраструктура мреже чини окосницу успешне енергетске транзиције и истовремено представља њено највеће уско грло. Проблем лежи у фундаменталној промени енергетског система: Док су раније велике, централизоване електране производиле електричну енергију на предвидљив начин, која се затим транспортовала до потрошача путем мреже, данас доминирају децентрализовани и нестабилни обновљиви извори енергије.
Велики пројекти соларних паркова захтевају робусне мреже способне да поднесу њихов капацитет напајања. Међутим, многе мреже већ раде на својим границама и не могу да приме додатни капацитет. Бајернверк, на пример, извештава о захтевима за прикључење за преко 60 гигавата, а многи оператери мреже већ пријављују време чекања од 5-15 година за нове прикључке.
Изазов је погоршан поделом између севера и југа Немачке: на северу се више електричне енергије производи енергијом ветра него што се троши, док југ, са својим индустријским центрима, захтева више енергије него што се производи локално. Овај проблем ће постати још израженији након постепеног укидања нуклеарне енергије и планираног укидања угља.
Која специфична уска грла постоје у повезивању соларних паркова на мрежу?
Практични проблеми повезани са повезивањем соларних паркова на мрежу су вишеструки и утичу на све нивое напона. На средњем напону, где је повезана већина фотонапонских система постављених на земљу између 10 и 60 MW, мреже су већ у великој мери коришћене на многим местима. Високонапонске мреже нуде још већи капацитет, али захтевају скупу изградњу наменских трафостаница.
Конкретан пример је ситуација у Клетгауу, Баден-Виртемберг, где је локални оператер мреже EVKR објавио списак улица где је „врло мало вероватно да се могу прикључити нови фотонапонски системи“. Таква уска грла мреже значе да се чак ни већ инсталирани соларни системи не могу прикључити на мрежу.
Планови оператера дистрибутивне мреже за проширење мреже показују да су многа подручја средњенапонских и високонапонских мрежа означена као „региони уских грла“. То доводи до све дужих периода прикључења, при чему неки пројекти неће моћи да се прикључе на мрежу до после 2030. године, јер се локална мрежна инфраструктура прво мора проширити.
Како се развијају мрежне накнаде и какви су ефекти?
Мрежне накнаде, које чине око четвртину цене електричне енергије, показују диференциран развој. Четири главна оператера преносног система најавила су просечно повећање од 3,4 процента на 6,65 центи по киловат-сату за 2025. годину. Ово повећање је првенствено резултат огромних улагања у проширење мреже.
Истовремено, стандардизација мрежних накнада на националном нивоу 2025. године довешће до праведније расподеле трошкова. Региони са високим нивоом ширења обновљивих извора енергије ће имати користи: Мрежне накнаде ће се смањити за 29 процената у Шлезвиг-Холштајну, 29 процената у Мекленбург-Западној Померанији, 21 проценат у Бранденбургу и 16 процената у Баварској.
Ова прерасподела узима у обзир чињеницу да су региони са много постројења за обновљиве изворе енергије раније морали да сносе несразмерно високе трошкове проширења мреже. Истовремено, накнаде за мрежу се повећавају у регионима са мањим уделом обновљивих извора енергије, посебно у Баден-Виртембергу, Рајналанд-Палатинату и Северној Рајни-Вестфалији.
Шта су паметне мреже и како могу допринети решењу?
Паметне мреже, или интелигентне електроенергетске мреже, користе дигиталне технологије за координацију производње електричне енергије, рада мреже, складиштења и потрошње. За разлику од традиционалне електроенергетске мреже, која је функционисала као једносмерна улица од електране до потрошача, модерне мреже морају поуздано да управљају двосмерним токовима енергије, као и непредвидивим доводима енергије.
Паметна мрежа повезује све компоненте електроенергетског система – од соларних панела на крову до складиштења батерија у подруму и станица за пуњење електричних возила. Користећи дигиталне бројила електричне енергије и модерне комуникационе технологије, ови системи могу да реагују на промене у реалном времену и оптимално уравнотеже понуду и потражњу.
Системи за складиштење енергије у батеријама играју централну улогу као саставни део модерне мрежне инфраструктуре. Они стабилизују мрежу компензујући краткорочне флуктуације, омогућавају управљање загушењем и повећавају флексибилност целокупног система. Циљано складиштење енергије може спречити преоптерећења мреже и смањити потребу за скупим проширењем мрежне инфраструктуре.
У вези са овим:
Какву ће улогу виртуелне електране играти у будућем енергетском систему?
Виртуелне електране представљају иновативно решење за бољу интеграцију обновљивих извора енергије. Оне повезују стотине или хиљаде децентрализованих постројења за производњу, складишта и контролисаних потрошача у координисану мрежу. Ове ројне електране могу заједно да испоруче исту количину електричне енергије као и велике конвенционалне електране.
Централни управљачки систем виртуелне електране прати све повезане објекте у реалном времену и тренутно реагује на промене у електроенергетској мрежи. Ако је производња прениска, активира додатне генераторе обновљиве енергије којима се може управљати независно од временских услова – као што су биогас постројења или хидроелектране. С друге стране, у случају прекомерне производње, смањује се довод енергије у складу са тим.
Модерне виртуелне електране користе паметне мерне капије за исплативу контролу инсталација малог обима. Оне не само да омогућавају бољу системску интеграцију обновљивих извора енергије, већ и стварају додатну економску вредност за оператере постројења кроз оптимизован маркетинг на више тржишта.
Шта је прекомерни развој и како може смањити уска грла мреже?
Изградња преко тачака прикључка на мрежу представља обећавајући приступ ефикаснијем коришћењу мреже. То подразумева повезивање електрана на мрежу које заједно могу да произведу више електричне енергије него што водови теоретски могу да пренесу. Кључни фактор је комбинација електрана које ретко раде пуним капацитетом истовремено.
Ветроелектране и соларне електране се савршено допуњују: Ветротурбине често испоручују своју главну производњу ноћу и у јесен или зиму, док соларне електране генеришу највише енергије у подне и лети. Студија Немачке федерације за обновљиву енергију (BEE) показује да када оба система раде на једном прикључку, само око 3,5 процената соларне енергије и 1,5 процената енергије ветра мора бити ограничено.
Бајернверк је већ показао како функционише ова врста проширења мреже: Нови фотонапонски (ФВ) систем је инсталиран поред постојеће ветротурбине, повезане на исти мрежни прикључак. Оба система раде заједно, штедећи свим укљученим странама и потрошачима трошкове додатног проширења мреже. Потенцијал је значајан: Планираних 1.000 нових ветротурбина до 2030. године могло би се инсталирати само на Бајернверковој мрежи коришћењем постојећих ФВ прикључака.
Како функционише концепт утичнице за напајање?
Утичница за напајање представља парадигматску промену у планирању прикључења на мрежу. Уместо инфраструктуре која заостаје за постројењима за обновљиве изворе енергије, проактивно се обезбеђује додатни капацитет, за који програмери пројеката могу да аплицирају.
Бајернверк је успоставио мрежну везу у Доњој Баварској користећи овај приступ, за коју су могли да се пријаве програмери постројења за обновљиве изворе енергије. Скоро цео капацитет је додељен у року од 24 сата, упркос захтеву за смањење вршне потрошње од 30 процената. Ово значајно побољшава искоришћење водова и драматично убрзава пројекте: од почетка радова у марту до пуштања у рад у новембру исте године.
LEW Verteilnetz и Bayernwerk Netz су даље развили свој заједнички пилот пројекат „Feed-in socket“ (Напајање електричном енергијом), у којем обе компаније самостално стварају додатне прикључне капацитете на својим трафостаницама. Bayernwerk планира нову трафостаницу у Нидервибаху, док LVN опрема постојећу трафостаницу у Балцхаузену додатним трансформатором.
Ново: Патент из САД – инсталирајте соларне паркове до 30% јефтиније и 40% брже и лакше – уз објашњавајуће видео записе!
Ново: Патент из САД – Инсталирајте соларне паркове до 30% јефтиније и 40% брже и лакше – уз објашњавајуће видео записе! - Слика: Xpert.Digital
Суштина овог технолошког напретка је намерно одустајање од конвенционалне монтаже стезаљкама, која је била стандард деценијама. Нови, временски и исплативији систем монтаже решава ово фундаментално другачијим, интелигентнијим концептом. Уместо стезања модула на одређеним тачкама, они се убацују у континуирану, посебно обликовану носећу шину и чврсто држе на месту. Овај дизајн осигурава да су све силе – било да су статичка оптерећења од снега или динамичка оптерећења од ветра – равномерно распоређене по целој дужини оквира модула.
Више информација овде:
Дигитална инфраструктура: Како вештачка интелигенција и паметне мреже трансформишу електроенергетску мрежу
Који потенцијал нуди флексибилизација енергетског система?
Флексибилност у енергетском систему описује способност балансирања флуктуација између производње и потрошње и обезбеђивања стабилности снабдевања електричном енергијом. Са циљем да се до 2030. године произведе 80 процената електричне енергије из обновљивих извора, енергетски систем мора постати довољно флексибилан да гарантује снабдевање чак и током периода ниске ноћне производње електричне енергије.
Ову флексибилност могу обезбедити различите компоненте: складиштење енергије, контролисана оптерећења и флексибилне електране. Потенцијал малих система као што су децентрализоване соларне инсталације, складиштење батерија, електрична возила и топлотне пумпе је посебно обећавајући. Ако Немачка буде имала милионе електричних возила у наредним годинама, брзо ће постати доступно 8.000 мегавата флексибилности.
Просторна флексибилност омогућава компензацију географских флуктуација, као што је добро познато уско грло север-југ у Немачкој. Временска флексибилност уравнотежује сезонске и дневне флуктуације. Паметна решења за управљање енергијом тако постају дигитална инфраструктура за енергетски сектор будућности и могу доносити одлуке у реалном времену.
У вези са овим:
Шта значи секторско спрезање за оптерећење мреже?
Спајање сектора описује интеграцију раније одвојених сектора електричне енергије, грејања, транспорта и индустрије кроз повећану употребу обновљиве електричне енергије. Овај развој доводи до значајног повећања потрошње електричне енергије и истовремено мења профиле оптерећења у мрежи.
Немачка федерација за обновљиве изворе енергије (BEE) прогнозира додатну потражњу за електричном енергијом између 69 и 150 TWh за 2030. годину због повезивања сектора. Највећу потражњу види у електромобилности са до 48 TWh, затим следе топлотне пумпе са 41 TWh, производња водоника са 37 TWh и индустријски електрични котлови са 21 TWh.
Овај развој догађаја представља нове изазове за електроенергетску мрежу: Када многа домаћинства истовремено пуне своје електричне аутомобиле након посла, јављају се нова вршна оптерећења. Топлотне пумпе могу заменити системе грејања на нафту и гасне котлове, али им је потребно поуздано снабдевање електричном енергијом. Интелигентно управљање овим новим потрошачима биће кључно за стабилност мреже.
Како проактивно ширење мреже може решити проблеме?
Предиктивно проширење мреже представља фундаменталну промену парадигме у планирању мреже. Уместо реаговања само када се планирају одређени објекти, инфраструктура мреже треба да се проактивно проширује како би се задовољиле будуће потребе.
Проблем са тренутним системом лежи у различитим временима имплементације: постројења за обновљиве изворе енергије могу се изградити за 5 месеци, док проширење мреже траје од 7 до 10 година. Ова временска разлика доводи до значајних проблема са повезивањем и транспортом обновљивих извора енергије.
Удружење општинских предузећа позива на регулаторни оквир који омогућава проширење мреже усмерено ка будућности. То захтева промене у шест кључних области: превазилажење ретроспективне природе регулаторних пракси, увођење планирања буџета усмереног ка будућности и смањење регулаторних препрека за проактивна улагања.
Прво објављивање планова за проширење мреже од стране приближно 80 великих немачких оператера дистрибутивних мрежа у мају 2024. године био је важан корак. Ови планови описују конкретне планиране мере проширења за 2028. и 2033. годину, као и процене потреба за проширењем до 2045. године.
Какву улогу играју дигитализација и аутоматизација?
Дигитализација и аутоматизација електроенергетске мреже су неопходне за успешну интеграцију обновљивих извора енергије. Модерни системи аутоматизације омогућавају праћење и оптимизацију протока енергије у реалном времену. Аутоматизација оријентисана на потражњу је посебно неопходна у мрежама ниског и средњег напона, где је повезано преко 90 процената обновљивих извора енергије.
Дигитални близанци дистрибутивних мрежа стварају јединствен, поуздан извор информација за мрежне оператере комбиновањем различитих извора података као што су паметна бројила, ГИС, ЕРП и СЦАДА системи. Ови рачунарски мрежни модели могу динамички реаговати на догађаје као што су промене временских услова или оптерећења.
Софтверска решења за прогнозирање стања мреже коришћењем вештачке интелигенције у будућности ће функционисати на основу модела мреже вођених подацима у реалном времену са индивидуализованим профилима оптерећења. Програми за подршку одлучивању могу препоручити мере на основу идентификованих уских грла и њихових временских хоризонта.
Студија VDE о високој аутоматизацији показује да активни рад мреже омогућава бржу интеграцију више фотонапонских система и електричних возила у мрежу, јер се проток снаге може контролисати по потреби. Аутоматизација такође омогућава аутоматско обнављање снабдевања у случају прекида и боље коришћење постојећих капацитета мреже.
Које су економске импликације ових решења?
Економски утицаји различитих решења су значајни и утичу и на трошкове и на ефикасност целокупног система. Према студији Института за енергетску економију, инсталирање фотонапонских и ветроелектрана преко постојећих мрежних прикључака може смањити трошкове проширења мреже и до 1,8 милијарди евра годишње.
Иако би пројекат изградње захтевао смањење производње више електрана, уштеде у трошковима проширења мреже премашиле би трошкове за смањену производњу електричне енергије за 800 милиона евра. Ово нето повећање ефикасности резултат је значајно смањених инвестиција у нову мрежну инфраструктуру, уз само незнатно веће трошкове смањења.
Инвестиције потребне за проширење европске мреже до 2050. године процењују се на између 1.994 и 2.294 милијарде евра. Само за Немачку, разне студије показују да ће само за проширење дистрибутивне мреже до 2045. године бити потребно у просеку 350 милијарди евра. Ове огромне суме наглашавају неопходност ефикасних решења.
Истовремено, боље искоришћење мреже доводи до нижих специфичних трошкова: што се више електричне енергије транспортује кроз мрежу, то су трошкови мреже по киловат-сату боље распоређени. Комбинација развоја инфраструктуре, паметних мрежа и складиштења које подржава мрежу може учинити систем ефикаснијим и смањити укупне трошкове енергетске транзиције.
Како политика и регулатива могу подржати трансформацију?
Политички и регулаторни оквир је кључан за успешно проширење мрежне инфраструктуре. „Закон о изменама и допунама Закона о енергетској индустрији“, усвојен у јануару 2025. године, већ је поставио важан курс стварањем правне основе за проширење мреже.
Амандманом на Члан 8 Закона о обновљивим изворима енергије (EEG), постројења за обновљиву енергију сада се могу прикључити на тачку прикључка на мрежу коју већ користи друго постројење за обновљиву енергију. Нови Члан 8а EEG такође омогућава флексибилне уговоре о прикључку на мрежу, који су неопходни за практичну примену обједињавања каблова.
Убрзавање процеса планирања и одобравања је још један кључни фактор. Оператери мреже захтевају више административних одлука за краће време, јер је потребно свакодневно изградити и интегрисати 12 ветротурбина у мрежу како би се постигли климатски циљеви. То захтева боље запошљавање и ресурсе за органе за планирање и одобравање, као и за судове.
Правни приоритет који је дат обновљивим изворима енергије у Закону о обновљивим изворима енергије (EEG) из 2023. године такође значи приоритет за проширење дистрибутивне мреже. Морају се користити синергије у проценама утицаја на животну средину, морају се омогућити паралелни процеси одобравања, а статус постојећих закона мора се замрзнути на почетку процедура.
У вези са овим:
Које технолошке иновације ће обликовати будућност?
Неколико технолошких иновација значајно ће обликовати будућност мрежне инфраструктуре. Високонапонски далеководи једносмерне струје омогућавају пренос великих количина електричне енергије са малим губицима на велике удаљености и посебно су релевантни за градијент снаге север-југ у Немачкој.
Технологије „Power-to-X“ отварају нове могућности за повезивање сектора: „Power-to-heat“ може да користи електричну енергију за производњу топлоте, док „power-to-gas“ омогућава конверзију електричне енергије у водоник. Ове технологије могу послужити и као опција флексибилности и као дугорочно решење за складиштење енергије.
Интелигентна технологија мерења и управљања чиниће основу за све остале иновације. Паметни мерни капији омогућавају исплативу контролу малих система и интеграцију приватних домаћинстава у виртуелне електране. Широко распрострањена примена ове технологије је предуслов за потпуну дигитализацију енергетског система.
Вештачка интелигенција и машинско учење се све више користе за предвиђање стања мреже, предвиђање оптерећења и аутоматизовано доношење одлука. Ове технологије омогућавају управљање и оптималну контролу сложености будућег енергетског система.
Који изазови остају?
Упркос обећавајућим решењима, значајни изазови остају. Сама брзина неопходног проширења мреже ставља све заинтересоване стране пред огромне задатке: Планирана улагања у мрежу морају се повећати са приближно 36 милијарди евра годишње на преко 70 милијарди евра.
Недостатак квалификованих радника у енергетском сектору додатно погоршава ситуацију. Истовремено, уска грла у снабдевању трансформаторима, кабловима и другим компонентама мреже узрокују даља кашњења. Ови поремећаји у ланцу снабдевања могу успорити целокупно проширење мреже, без обзира на расположива средства.
Координација између различитих актера – оператера преносног система, оператера дистрибутивног система, произвођача и потрошача – остаје сложена. Било какво кашњење у једној компоненти система може имати последице по цео систем.
Регулаторни оквири морају се континуирано прилагођавати како се технологије и тржишни услови брзо развијају. Оно што се данас сматра оптималним може бити застарело за само неколико година. Уравнотежење неопходне регулативе са довољном флексибилношћу за иновације остаје изазов.
Јавно прихватање масовног проширења мрежне инфраструктуре мора се и даље обезбеђивати. Учешће грађана и транспарентна комуникација су кључни за успешно завршење пројеката проширења мреже.
Инфраструктура електроенергетске мреже је кључна за енергетску транзицију и значајно одређује њен успех. Иновативни приступи као што су проширење мреже, паметне мреже, виртуелне електране и проактивно планирање могу превазићи постојећа уска грла. Комбинација технолошких иновација, регулаторних прилагођавања и значајних инвестиција биће неопходна како би се мрежа осигурала за будућност. Само на тај начин може се ослободити пун потенцијал обновљивих извора енергије и постићи климатски циљеви.
Погледајте, овај мали детаљ штеди до 40% времена инсталације и смањује трошкове до 30%. Долази из САД и патентиран је.
НОВО: Соларни системи спремни за уградњу! Ова патентирана иновација значајно убрзава ваш пројекат изградње соларних система
Суштина иновације ModuRack лежи у одступању од конвенционалног причвршћивања стезаљкама. Уместо стезаљки, модули се убацују и држе на месту помоћу континуиране носеће шине.
Више информација овде:
Ваш партнер за развој пословања у областима фотонапонске енергије и грађевинарства
Од индустријских кровних фотонапонских система до соларних паркова и већих соларних паркинга
☑️ Наш пословни језик је енглески или немачки
☑️ НОВО: Преписка на вашем матерњем језику!
Konrad Wolfenstein
Ја и мој тим смо срећни што вам можемо бити на располагању као ваш лични саветник.
Можете ме контактирати попуњавањем контакт форме овде једноставно позовите на +49 7348 4088 965. Моја имејл адреса је [email protected]:или
Радујем се нашем заједничком пројекту.
