Cable pooling ma w Polsce potencjał i może być rozwiązaniem naszych problemów z OZE.

Liczba powstających w Polsce instalacji OZE lokuje nas w europejskiej czołówce. Każda technologia stosowana w tych instalacjach wymaga przyłącza, dzięki któremu wyprodukowana energia elektryczna jest dostarczana bezpośrednio do sieci dystrybucyjnej lub przesyłowej. Wraz z dynamicznym rozwojem odnawialnych źródeł energii rośnie więc zapotrzebowanie na nowe przyłączenia. Jednak zarówno fotowoltaika, jak i elektrownie wiatrowe nie pracują przez cały czas. Czy więc to samo przyłącze może być bardziej optymalnie wykorzystane, aby obniżyć koszty inwestycji i eksploatacji?

Wiatr i słońce to źródła niestabilne, uzależnione od warunków pogodowych. Nie są więc w stanie w sposób ciągły i długotrwały produkować energii elektrycznej. Dlatego przyłącze w ciągu roku nie wykorzystuje w 100% swojego potencjału. Tym samym jego przepustowość nie jest w pełni wykorzystywana.

W praktyce przekonaliśmy się już, że infrastruktura elektroenergetyczna nie nadąża za tempem rozwoju „zielonej” energii, a w efekcie coraz częściej uniemożliwia to przyłączanie nowych źródeł OZE. Przepustowość sieci spowalnia więc transformację energetyczną, a modernizacja i rozwijanie  infrastruktury wymaga nakładu kosztów i czasu.

Jakie korzyści daje cable pooling?

Rozwiązaniem tego problemu na teraz może być zastosowanie cable pooling (z ang. łączenie kabli). To współdzielenie istniejącego już przyłącza, które pozwala efektywniej je wykorzystać. Jest to możliwe i w praktyce uzasadnione, bo instalacje PV i te wykorzystujące energię wiatru uzupełniają się pod względem wytwarzania w cyklu dobowym oraz rocznym. Jesienią i zimą, a także nocą, więcej energii powstaje z wiatru. Z kolei latem i w ciągu dnia, kiedy jest duże nasłonecznienie, więcej energii zapewnia fotowoltaika, a wiatr wieje słabiej.

Podłączając więc farmę wiatrową i fotowoltaiczną do sieci elektrycznej za pomocą jednego przyłącza, współdzielimy je i efektywniej wykorzystujemy jego przepustowość. Jeśli więc mamy zabezpieczone zdolności przesyłu energii, np. dla zbudowanej już farmy fotowoltaicznej, to cable pooling daje możliwość uruchomienia w tym samym miejscu elektrowni wiatrowej.

Jak skoordynować wiatr i słońce?

W układzie cable pooling trzeba wziąć pod uwagę jednoczesne występowanie cykli z dużą wietrznością i nasłonecznieniem. Skumulowana generacja może w pewnym momencie przekroczyć maksymalną moc przyłączeniową. Współdzielenie jednego przyłącza dla farm wiatrowych i PV wymaga więc koordynacji popytu i podaży energii, uwzględniając prognozy pogody i przewidywania produkcji prądu. Dostosowując się do warunków atmosferycznych, ogranicza się wtedy pracę całego układu do poziomu przepustowości przyłącza, na jakiś czas wyłączając część instalacji albo całe źródło wytwórcze. W takim zarządzaniu produkcją prądu pomaga inteligentne oprogramowanie połączone z wyposażeniem kontrolno-pomiarowym i sterownikami.

Dla najbardziej efektywnego wykorzystania pełnego potencjału tego hybrydowego układu istotne jest skomponowanie odpowiedniego stosunku mocy zainstalowanej farmy wiatrowej i fotowoltaicznej. W układzie cable pooling obliczenia pokazują, że do farmy wiatrowej można dodatkowo zainstalować od 50 do 100% jej mocy w postaci farmy fotowoltaicznej.  Można też instalację przy użyciu cable pooling skonfigurować w taki sposób: farma wiatrowa + farma wiatrowa lub farma PV + farma PV. Jednak ze względu na warunki atmosferyczne i potencjał jednostek wytwórczych, miks źródeł wiatrowych ze słonecznymi daje najlepsze efekty. Może on zwiększyć wydajność danego przyłącza do ponad 40%.

Krzysztof Jamróz, Wiceprezes Zarządu ZPUE i Dyrektor Handlowy, tak widzi perspektywy wykorzystania rozwiązania, jakim jest cable pooling:

Moim zdaniem można by wybudować jeszcze trzy razy tyle instalacji OZE przy wykorzystaniu tych samych przyłączy, które mamy dzisiaj, bez inwestycji w sieć. Jedynie wykorzystując magazyny energii i automatykę ograniczającą generację energii do sieci.

Rola magazynów energii w hybrydowych instalacjach OZE

Współdzielenie przyłącza przez farmę wiatrową i instalację PV ma uzasadnienie, ponieważ oba te źródła mają inne profile generacji energii. Podobnie jest przy skonfigurowaniu dwóch instalacji PV z magazynem energii, który magazynuje ją wyłącznie z urządzeń wytwórczych wchodzących w skład tej instalacji hybrydowej. A więc oczywistym uzupełnieniem rozwiązania cable pooling powinien być magazyn energii.

Pooling PV + magazyn ma większe możliwości rozbudowy, ułatwia wydajniejsze zarządzanie energią, której z przyczyn technicznych lub ekonomicznych nie da się wprowadzić w danym momencie do sieci dystrybucyjnej czy przesyłowej.

Cable pooling może pomóc polskiej sieci elektroenergetycznej

Co bardzo ważne, współdzielenie przyłączy do sieci przez źródła wiatrowe i fotowoltaiczne może być receptą na ograniczenia polskiej sieci elektroenergetycznej. Zainteresowanie tym rozwiązaniem zgłaszają  zarówno przedstawiciele branży OZE, jak i przedsiębiorstw energetycznych.

Z podobnymi problemami mierzą się także Holendrzy i oni również duże nadzieje pokładają w cable pooling. A tymczasem warto zaznaczyć, że potencjał rynku polskiego w tym zakresie jest o wiele większy.

Możliwości rozwoju OZE w głównej mierze są i w kolejnych latach mogą być ograniczane brakiem dostępnych mocy przyłączeniowych. Dlatego Ministerstwo Klimatu i Środowiska uznało za konieczne poszukiwanie rozwiązań maksymalizujących wykorzystanie dzisiejszych uwarunkowań technicznych i infrastrukturalnych. Prace nad regulacją prawną w tej sprawie trwają.