Немецкие аналитики из компании Energy Brainpool, исследовали этот вопрос. И опубликовали очередную новую модель немецкой энергосистемы.
Они взяли наихудшие погодные условия Германии за всю новейшую историю (с точки зрения работы солнечных и ветровых электростанций) и «наложили» на эти условия модельные (будущие) энергетические системы с разной долей ВИЭ. Речь идет о двухнедельном периоде в конце января - начале февраля 2006 года, когда практически во всей Европе не было ни солнца, ни ветра. Эти погодные данные они наложили на реальные показатели работы энергосистемы в 2016 году, когда мощности ВИЭ в системе заметно выросли.
В энергетике Германии уже есть специальный термин, обозначающий плохую для генерации ВИЭ погоду - Dunkelflaute («темный штиль»). Если такая погода сочетается с высоким спросом на электроэнергию, ситуацию называют «холодным темным штилем» (kalte Dunkelflaute).
На приведенном ниже графике зеленая линия обозначает спрос на электроэнергию. Остаточная нагрузка (красная линия) - часть спроса, которая не покрывается солнечной и ветровой энергетикой (объемы их генерации показана ниже абсциссы):
То есть при таких условиях в течение двух недель «традиционная» генерация должна была бы покрывать практически весь спрос.
Но что будет, когда «зеленые» мощности в Германии еще больше вырастут, а к этому все и идет - в соответствии с Законом о возобновляемых источниках энергии (EEG) к 2035 году ВИЭ должны обеспечивать 55-60% потребления электроэнергии, а к 2050 - 80%. И закон этот,в первую очередь касается не стабильных ГЭС и биоТЭС, а как раз непостоянных солнечных и ветряных парков.
Исследователи Energy Brainpool рассмотрели сценарий, если ВИЭ будут составлять 69% в 2040 году, накладывая его на те же погодные условия 2006 года. Ситуация выглядит ненамного лучше:
Как быть в таких условиях? Аналитики рассматривают два варианта:
1. Если структура энергетики будет приблизительно соответствовать нынешней (за исключением атомной, срок действия которой в Германии истекает в 2022 году), то этот сложный период можно пройти относительно гладко.
2. При отказе от бурого угля к 2030 году, который обсуждается в Германии, все обстоит несколько сложнее. Так, потребуется дополнительный импорт электроэнергии (розовая область), но и новые «инструменты гибкости», то есть накопители, обеспечивающие средне- и долгосрочное хранение энергии (красная область на графике).
Если же говорить о тех законодательных утвержденных 100% энергии за счет ВИЭ, то есть без природного газа и угля, то инструменты гибкости одними аккумуляторами не обойдутся. По данным Energy Brainpool, энергосистема 2040 года, на 100% функционирующая на основе ВИЭ, без «гибких» газовых мощностей обойтись не сможет.
Мощность установленных газовых (точнее, парогазовых) электростанций в рассматриваемой модели составляет 67 ГВт. Однако, они будут функционировать с небольшой нагрузкой, их рассчитанный на год КИУМ (коэффициент используемой мощности) не будет превышать 20%. При этом, поскольку условием модели является энергоснабжение, на 100% основанное на возобновляемых источниках энергии, работать такие газовые ТЭС будут на синтетическом газе, получаемом из электроэнергии, генерируемой солнечными, ветровыми установками в периоды благоприятной погоды (а также биогазе).
Остальная часть энергосистемы будет представлена солнечными электростанциями (231 ГВт, КИУМ - 12%), материковыми ветровыми электростанциями (190 ГВт, КИУМ - 19%), офшорными ветровыми электростанциями (39 ГВт, КИУМ - 36% - это заниженный показатель, КИУМ строящихся сегодня морских ветроэлектростанций находится в районе 45%), ГЭС (6,5 ГВт), ГАЭС (6,7 ГВт). Кроме того, в систему будут интегрированы 41,9 млн электромобилей (примерно столько, сколько сегодня автомобилей в Германии).
Такая комбинация обеспечит полностью надежное энергоснабжение в условиях длительных периодов плохой погоды.
Но система также должна быть способна покрыть пиковый спрос (скажем, 80-100 ГВт). А для этого нужно построить огромные мощности (здесь энергосистема состоит из почти 583 ГВт), которые будут работать с низким КИУМ. Плюс для оказания «системных услуг» задействуются десятки миллионов электромобилей. Такой вариант часто критикуется, так как он подразумевает большие затраты.
Это, конечно, не единственно возможная модель - в большой электроэнергетике системная надежность может обеспечиваться с помощью разной компоновки генерирующих (и не только) устройств. Но в Energy Brainpool говорят, что такой вариант покрытия недостатка «зеленой» генерации в «холодный темный штиль» не особо скажется на стоимости энергии для потребителя (что в конечном итоге самое важное):
«Сравнение с нынешней системой показывает, что эта (новая) система является менее дорогостоящей в целом», - говорится в докладе.
«Расчетная» стоимость электроэнергии в такой энергосистеме, основанной исключительно на ВИЭ составит 5,7 - 9,5 евро-центов за кВт-ч, в зависимости от скорости удешевления технологий генерации. Для сравнения, по расчетам специалистов Energy Brainpool, с учетом нынешних расходов потребителей на поддержку ВИЭ расчетная стоимость электроэнергии сегодня составляет 7 евроцентов за кВт-ч. Однако, в данной цене не учитываются внешние эффекты существующей энергосистемы, поэтому она не отражает «настоящую стоимость производства электроэнергии».
Таким образом, «климатически-нейтральные технологии могут гарантировать надежное энергоснабжение в условиях «темного штиля» с адекватными затратами», - заключают авторы исследования.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
