Już niejednokrotnie pisałem na blogu, jak energia słoneczna czy wiatrowa jest przecenianą formą uzyskiwania energii elektrycznej. Tymczasem już za kilka lat może się okazać, że każdy nowy budynek będzie musiał mieć panele PV na swoim dachu.

Skąd taki pomysł? Wcale nie taki nowy, choć i za wiele się o tym nie mówi. Chodzi o plan REPowerEU przyjęty na początku roku. Zakłada on zwiększenie efektywności energetycznej, zmniejszenie popytu na energię, poprawę infrastruktury do przesyłania i magazynowania energii elektrycznej, dekarbonizację przemysłu, upowszechnianie źródeł odnawialnych oraz transportu zeroemisyjnego (tu powinien pojawić się wielki cudzysłów), a wszystko ma być dofinansowane ponad dwustu miliardami euro.

Pięknie to wszystko wygląda. Ale gdy od pięknych założeń przejdzie się do konkretnych rozwiązań, zaczyna być to zastanawiające. Strategia związana z fotowoltaiką zakłada podwojenie mocy między 2020 i 2025 rokiem oraz kolejne podwojenie (do 600 GW) do końca dekady. Aby sprostać temu wyzwaniu Komisja Europejska chce stopniowo wprowadzać obowiązek montażu dachowych instalacji fotowoltaicznych na budynkach użyteczności publicznej, a później na wszystkich nowych domach.

Mamy dziś przepiękny i wyjątkowo bezchmurny dzień na przeważającym obszarze kraju. Podobnie zapowiadają się i kolejne najbliższe dni. Dokładnie w tym momencie - 15 sierpnia, święto, godzina 14:00 elektrownie fotowoltaiczne pokrywają zapotrzebowanie naszego kraju w ponad 50% wytwarzając ponad 8,5 GW energii (zapotrzebowanie wynosi niecałe 17 GW)*. Co się stanie, jeśli i u nas produkcja do końca dekady miałaby się podwoić? W taki dzień jak dziś mielibyśmy nadprodukcję energii! I to tylko z samego słońca! Piękna perspektywa?

No nie bardzo... Co w tym momencie robić z elektrowniami cieplnymi (węglowymi, gazowymi, być może atomową)? Wyłączyć? Dobre sobie! Dość powiedzieć, że proces wygaszania to nie pstryknięcie wyłącznikiem. A chyba już większość zdaje sobie sprawię, że takiej atomowej zatrzymać się ot tak nie da. No ale, powiedzmy że tak zatrzymujemy... Tylko za 4 godziny produkcja spadnie, a zapotrzebowanie się zwiększy, gdy wielu mieszkańców zacznie szukać swoich postaci na nagraniach z parady wojskowej pokazywanej głównych wydaniach programów informacyjnych. Co wtedy? Uruchamiać elektrownie konwencjonalne? Dobre sobie! O ile wyłącznie można nazwać "szybkim" procesem, to uruchamianie jest już bardzo długie! To są czasy liczone na dni a nawet tygodnie! Nie, nie da się!

Co zatem się stanie z nadprodukcją? Lokalnie każda instalacja będzie próbowała wypychać energię za wszelką cenę podnosząc napięcie sieci. W efekcie, sprawny i poprawnie skonfigurowany inwerter po prostu dokona odcięcia instalacji. A to w efekcie spowoduje pobieranie prądu z sieci, pomimo jego wytwarzania. Uprzywilejowani będą ci, u których odcięcie nastąpi przy wyższym napięciu.

I to jest bardzo pozytywny scenariusz, wbrew pozorom. Jednak gdy zaczniemy wpychać instalację PV w każdy punkt sieci, problemy nieco bardziej się zglobalizują. Zmniejszone obciążenie i wręcz zerowy pobór z elektrowni konwencjonalnych spowoduje rozbieganie się generatorów i wzrost częstotliwości sieci. Oczywiście, to nie zadzieje się bez reakcji. Reakcją będzie wyrzucenie elektrowni z sieci i awaryjne ich zatrzymywanie. A pamiętacie o czasie ponownego rozruchu? Bo zapomniałem jeszcze dodać czas potrzebny na zsynchronizowanie teraz tego z siecią na nowo.

A co się dzieje z najczęściej stosowanymi instalacjami, gdy inwertery przestaną się napędzać nawzajem? Zwykła mała chmurka w jednym obszarze... A no wyłączają się! Dlaczego? Bo to element bezpieczeństwa, a jednocześnie obniżenia kosztów (tak zwana praca on-grid). Wyobraźcie sobie co by było, gdyby zakład energetyczny zaplanował jakieś prace na linii, odciął prąd, a tym czasem z drugiej strony fotowoltaika by podtrzymywała napięcie w sieci. No tak być nie może! Więc zwykła chmurka czy z czasem coraz niżej schodzące słońce prowadzi do blackoutu, czyli totalnej zapaści systemu elektroenergetycznego! Mamy panele, które pokrywają np. 90% zapotrzebowania, mamy słońce i... nie mamy prądu!

Czy można się ratować międzynarodowym przesyłem? Niestety, nie! Po pierwsze, linie przesyłowe mają swoje limity i przepustowości. I pewnie, jeśli nad Niemcami będzie ulewa, a w Polsce piękne słońce, to nasza nadprodukcja może być z powodzeniem wypchnięta tam. Ale jeśli pogodne niebo utrzyma się nad większym obszarem, to nie da się energii przesyłać nie wiadomo jak daleko i w wielkich ilościach. Po drugie, gdy przychodzi noc, to cała Europa ma tą noc (z różnicą ledwie trzech godzin). Zatem przez noc, nawet pomimo znacznie mniejszego zapotrzebowania, wciąż potrzebne jest generowanie energii inaczej, niż poprzez zamianę światła w prąd. Wiatr? Bardzo podobne rezultaty przynosi, co fotowoltaika. Przepływ wody? O tak, tu zdecydowanie jest to źródło o bardziej stabilnym potencjalne (choć trzeba uwzględniać susze), ale... Nie da się tak pozyskiwać energii wszędzie - potrzebna jest różnica poziomów i dużo gromadzącej się wody. Nikt nie postawi elektrowni wodnej na Żuławach. I w ten sposób zaczyna powracać się do elektrowni cieplnych, których współpraca z fotowoltaiką jest bardzo, ale to bardzo trudna i niekorzystna.

Czy zatem w imię ochrony klimatu, bycia bardziej eko takie zmuszanie będzie na pewno dobrym rozwiązaniem, czy jak zwykle lepsze okaże się wrogiem dobrego? A co choćby z tematem pozyskiwania minerałów potrzebnych do produkcji - bądź co bądź - mało wydajnych paneli fotowoltaicznych? Ale o tym można by już osobny wątek zrobić...

* Wartości nie uwzględniają autokonsumpcji, czyli ilości energii elektrycznej wytwarzanej i konsumowanej lokalnie, a jedynie tą, która przepływa przez systemy pomiarowe.