Przyszłość należy do fotowoltaiki, która jest lepiej zintegrowana z siecią
Dyskretne, czyste, ciche i konkurencyjne systemy fotowoltaiczne (PV) odgrywają podstawową rolę w zrównoważonym rozwoju Europy. Wskazuje się je również jako kluczowe dla osiągnięcia zrównoważonych celów określonych w strategii „Europa 2020”, która promuje wyższy stopień integracji PV.
Problem „zbyt dużej” ilości energii słonecznej
Szersze wdrożenie systemów fotowoltaicznych nie jest jednak łatwym zadaniem. Co prawda technologia PV wykazuje duży potencjał w zakresie wysokiej integracji zarówno na obszarach wiejskich, jak i w miastach, lecz mimo to istnieją też pewne ograniczenia. Przede wszystkim instalacje elektryczne nie są w stanie obsłużyć „zbyt dużej” ilości energii słonecznej, a panele słoneczne stanowią tak zwane niedyspozycyjne źródło energii – nie można ich włączać ani wyłączać w zależności od zapotrzebowania na energię elektryczną. Poza tym nie da się kontrolować stopnia nasłonecznienia danego obszaru, a co gorsza, elektrownie słoneczne nie są „przyjazne dla sieci elektroenergetycznych”, więc nie mogą stanowić odpowiedniego wsparcia, gdy wystąpią problemy, takie jak zakłócenia elektryczne. Wspierany w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” zespół projektu PVCI postanowił znaleźć rozwiązanie wychodzące naprzeciw tym ograniczeniom. W tym celu zbadano, w jaki sposób instalacje fotowoltaiczne można przekształcić w elektrownie bardziej „przyjazne dla sieci”, oferujące możliwość zwiększenia udziału energii wytwarzanej przez ogniwa słoneczne w koszyku energii elektrycznej. „Głównym zadaniem tego projektu było opracowanie algorytmów sterowania dla elektrowni słonecznych, które umożliwią świadczenie »usług pomocniczych« w sieci, na przykład poprzez wspomaganie sieci elektrycznej podczas zakłóceń”, jak informuje Efstratios Batzelis, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie”. Oprócz tego w ramach projektu zbadano stabilność systemu elektroenergetycznego przy wysokim nasłonecznieniu, aby ocenić, jaką ilość energii słonecznej można wykorzystać. „Moją ambicją było zdobycie wiedzy o tym, jak UE może osiągnąć swoje cele w zakresie fotowoltaiki, a tym samym utrzymać się na pozycji lidera tej branży”.
Najważniejsze rezultaty
„Już na samym początku zdaliśmy sobie sprawę, że elektrownia słoneczna może stać się bardziej »przyjazna dla sieci« tylko wtedy, gdy będzie zwiększać swoją moc wyjściową na żądanie, tak jak w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych. W związku z tym, że energia słoneczna nie jest paliwem, które można spalać w dowolnie większej ilości, mamy dwie możliwości: instalację kosztownych akumulatorów lub eksploatację instalacji fotowoltaicznej poniżej jej możliwości”, wyjaśnia Batzelis. Po ustaleniu tych faktów kolejnym krokiem były prace nad pionierską metodą sterowania, która pozwala systemowi fotowoltaicznemu zachować rezerwy mocy na potrzeby zasilania awaryjnego, umożliwiającego uwalnianie energii do podtrzymywania funkcjonowania sieci elektrycznej na wypadek wystąpienia problemów. Dodatkowo w ramach projektu powstały ramy modelowania dostosowane do badania wydajności systemu fotowoltaicznego w warunkach niestabilnej lub zniekształconej sieci elektrycznej. Ramy te można wykorzystać do zbadania wpływu, jaki na stabilność systemu elektroenergetycznego ma wzrost wykorzystania energii słonecznej.
Plany na przyszłość
Na ostatnim etapie realizacji projektu PVCI Batzelis został wyróżniony przez Królewską Akademię Inżynieryjną przy Imperial College London, która po raz kolejny przyznała mu prestiżowe pięcioletnie stypendium naukowe, aby mógł rozszerzyć swoje badania nad integracją systemów fotowoltaicznych w krajach rozwijających się. „Po zbadaniu technicznych barier wdrażania systemów fotowoltaicznych w UE zdecydowałem, że teraz powinienem się skupić na krajach rozwijających się, które stoją w obliczu poważnych wyzwań związanych z realizacją zarówno celów dotyczących wykorzystania energii słonecznej, jak i celów zrównoważonego rozwoju ONZ”, podsumowuje Batzelis.
Słowa kluczowe
PVCI, fotowoltaika (PV), sterowanie, integracja, przyjazny dla sieci, system elektroenergetyczny, słoneczny
