Inteligentná sieť - Nádej na energiu prechádzajúcu energiu

Do roku 2020 by tretina vyrobenej elektriny mala pochádzať z obnoviteľných zdrojov energie, veľké uhoľné a jadrové elektrárne sa mali dovtedy vzdať. V médiách a v politike sa veľa hovorí o vysokých nákladoch na energetickú transformáciu. Prečo nemôžeme jednoducho vymeniť zdroje energie a čo sa bude musieť zmeniť pri prechode energiou?

Staré vs. nové zdroje energie

K dnešnému dňu sa väčšina našej elektriny vyrába v jadrových a uhoľných elektrárňach. Energetickými zdrojmi na to sú takzvané konečné suroviny, z ktorých už ľudstvo spotrebovalo najväčší podiel. Energia z fosílnych surovín, ako je čierne uhlie a lignit, sa vyrába iba v závislosti od miesta, konkrétne na tom, kde sa nachádzajú ložiská surovín. Z tohto dôvodu získaná energia cestuje na veľké vzdialenosti na svojej ceste do všetkých domácností v Nemecku, kde prúdi nadregionálne sieťami vysokého napätia, regionálne sieťami vysokého napätia a pri distribúcii priamo do domácností sieťami nízkeho napätia. Existujúce vedenia vysokého napätia dodávajú elektrinu z elektrární v celom Nemecku, ale kvôli odporu vedení sa stráca veľa energie na veľké vzdialenosti (zdroj: OHG 2020).

Ďalšou nevýhodou existujúceho systému zásobovania energiou je vláda štyroch najväčších elektroenergetických spoločností nad vedeniami, ktoré sa tiahnu cez oblasť Nemecka. RWE pracuje na západe, Eon má ako zásobovaciu zónu stredné Nemecko, EnBw pracuje na juhozápade a Vattenfall na východe. Práva na vedenia vám umožňujú stanoviť ceny za použitie vedení pre všetkých poskytovateľov elektriny. Nevyhnutná monopolná pozícia zvlášť sťažuje začlenenie malých dodávateľov elektriny, ktorí často pracujú s obnoviteľnými energiami, do elektrickej siete.

Hlavný rozdiel v definícii fosílnych palív a obnoviteľných zdrojov energie spočíva v ich dostupnosti. Fosílne palivá sú suroviny na Zemi, ktoré sa neregenerujú, a preto sú takmer úplne vyčerpané. Obnoviteľné energie sú, ako už názov napovedá, samoobnovovacie, a preto udržateľné. Pokiaľ ide o budúcnosť, iba pomocou nich dokážeme vyrobiť energiu aj za 50 rokov.

Z prírodného hľadiska sa tieto dva nosiče energie líšia svojou hustotou energie. Slnečná, veterná a vodná energia majú nižšiu hustotu energie ako jadrová a uhoľná (zdroj: Zeit). Vďaka tomu je napájanie do sietí vysokého napätia komplikované, drahé a neefektívne. Pretože slnko nie vždy svieti a nie je tu ani neustále vietor, obnoviteľné energie sú menej stabilné ako fosílne palivá. Spotreba energie preto musí viac závisieť od toho, kedy je k dispozícii, pretože skladovanie elektriny je tiež veľmi drahé. Pri prechode na energiu sa budú musieť zmeniť niektoré naše návyky.

Výhody nového systému

Aj keď je premena našej dodávky energie spojená s určitými prekážkami, neskôr sa ukážu niektoré z pôvodne problematických podmienok ako výhody.

Kvôli nízkej energetickej hustote veternej a slnečnej energie sa odporúča nevyrábať obnoviteľné energie nadregionálne v centrálne umiestnených veľkých elektrárňach, ale premieňať energiu lokálne rozdelenú do mnohých malých elektrární a potom ju dopraviť priamo k spotrebiteľovi prostredníctvom sietí stredného a nízkeho napätia . Na jednej strane to samozrejme znamená, že rizikové a pre životné prostredie škodlivé jadrové a uhoľné elektrárne už neohrozujú určité regióny. Na druhej strane to tiež eliminuje problém so stratou energie v dôsledku dlhých vedení, čo zvyšuje efektívnosť výroby. Ak sa navyše rozpustia nároky na vlastníctvo vedení vysokého napätia, otvorí sa tiež trh s výrobcami elektriny, pretože podľa nadácie Haleakala vo svojej energetickej štúdii budú odstránené cenové prekážky štyroch veľkých výrobcov elektriny. To otvára cestu mnohým novým hráčom, aby dodávali elektrinu do siete a ponúkali svoje vlastné tarify. To stimuluje hospodársku súťaž a z dlhodobého hľadiska to môže viesť aj k nižším cenám pre spotrebiteľov.

Za najväčší problém energetického obratu, ktorým je nestabilita obnoviteľných zdrojov energie, existuje prístup, ktorý ponúka riešenia prostredníctvom reštrukturalizácie celej energetickej siete: myšlienka inteligentnej siete.

Inteligentná mriežka

Pojem Smart Grid popisuje myšlienku inteligentného systému elektrickej siete, ktorý v priebehu prechodu energie nahradí náš starý systém. „Inteligentný“ znamená inteligentné využitie všetkých dostupných obnoviteľných zdrojov ako zdrojov energie, ako aj zlepšenie celého systému vrátane výroby, skladovania, prepravy a distribúcie energie až po efektívne využitie koncovým používateľom.

Táto myšlienka je založená na decentralizácii výroby elektriny prostredníctvom využívania mnohých malých elektrární všade, kde je elektrina potrebná. Tento projekt predpokladá použitie iba vedení stredného a nízkeho napätia, pretože elektrina už nemusí cestovať na veľké vzdialenosti z elektrární do domácností. Každý spotrebiteľ elektriny by mal v bezprostrednej blízkosti niekoľko malých elektrární (zdroj: Zeit). Takto by sa výroba a spotreba harmonizovali pomocou inteligentného riadenia. Skladovanie by tu nebolo potrebné, pretože elektrinu by dodávala iba jedna z miestnych elektrární, ak je to potrebné (zdroj: OHG 2020).

V skutočnosti to znamená: je potrebné inteligentné a komplexné vzájomné prepojenie elektrární. Jedným z nápadov je napríklad vytvorenie „virtuálnej elektrárne“ na internete, ktorá využíva údaje na pripojenie a správu elektrární a spotrebiteľov. Tu bolo možné kedykoľvek zhromažďovať informácie zo všetkých malých elektrární a smerovať výrobu a distribúciu na správne miesta. V domácnostiach môžu byť naopak informácie o tom, kto a kedy potrebuje elektrinu, šírené inteligentnými meračmi. Inteligentné elektromery prenášajú príslušné požiadavky na elektrinu do malých elektrární cez internet a odovzdávajú energiu príslušným domácnostiam. Poskytujú tiež spotrebiteľom presný prehľad o ich spotrebe elektriny, aby bolo možné elektrinu šetriť efektívnejšie.

Ak dôjde k nadmernej produkcii elektriny bez toho, aby sa spotrebovala okamžite, mohli by slúžiť ako sklad napríklad elektromobily. Automaticky by sa nabíjali v prípade prebytku elektriny a zabezpečili, aby sa všetka vyrobená energia spotrebovala (zdroj: záverečná správa moma).

Úskalia inteligentnej siete

Aj keď môže byť predstava ideálneho prechodu energie presvedčivá, cesta k nej je komplikovaná. Súvisí to so skutočnosťou, že najefektívnejšie postupy sa často z krátkodobého hľadiska ťažko uplatňujú a sú riskantné.

Kritici ako Albert Moser, vedúci Inštitútu pre elektrické systémy a energetickú ekonomiku na RWTH Aachen University, predpokladajú, že inteligentnú sieť, a teda decentralizované napájanie prostredníctvom sietí stredného a nízkeho napätia, je možné implementovať iba vo vidieckych oblastiach (zdroj: Zeit). Na druhej strane veľké mestá vždy potrebujú viac elektriny, ako je možné priamo vyrobiť. Aby sa uspokojil dopyt po elektrine, musela by sa elektrina dodávať z iných oblastí; rozšírenie prenosových sietí je preto nevyhnutné.

Okrem toho sa často pochybuje o technickej uskutočniteľnosti inteligentnej siete. Napríklad požadované kapacity internetu a počítačov, ktoré musia zaznamenávať a spracovávať údaje získané z inteligentných meračov a virtuálnych elektrární, opakovane spôsobujú problémy. Internetové pripojenie v modelových regiónoch sa stále ukazuje ako príliš slabé. Ak je objem dát príliš vysoký, zlomia sa (zdroj: Zeit). Podľa federálnej vlády stále existuje nedostatok flexibility, pokiaľ ide o pripojenie a odpojenie elektrární, rozsiahle pokrytie malými elektrárňami a ďalšie možnosti skladovania napríklad prostredníctvom elektrických automobilov. Pri tarifnom využívaní elektriny sa vynára otázka, či je celonárodná dodávka inteligentných meračov realistická a či by ju spotrebitelia akceptovali. (Zdroj: Ekonomický týždeň). Mercé griera-i-Fisa z Európskej komisie sa tiež obáva, že samotné nové zariadenia by mohli čerpať toľko elektriny, koľko ušetria, a že prechodom na inteligentnú sieť nezískajú nič.

Ako teda politika pristupuje k výzvam, aby tak či tak posunula energetickú transformáciu?

Inteligentná sieť - politická výzva

Akokoľvek by bolo pekné, keby všetci bývali cez noc vo vysoko účinnom dome, mohli by jazdiť na elektromobile a elektrina pre neho pochádza priamo z najbližšej malej elektrárne za rohom, bohužiaľ je to možné iba kúsok po kúsku. V záujme stabilného, bezpečného a bezporuchového zásobovania Nemecka elektrickou energiou bude väčšina obnoviteľnej energie do roku 2022 pochádzať z centrálnej veternej energie zo severného Nemecka, a to aj počas energetického prechodu. Podľa vedeckého diskurzu sú veterné farmy na pokraji centralizovanej a decentralizovanej výroby energie. Obzvlášť veľké veterné farmy, ktoré zásobujú veľké časti Nemecka a ktorých energia musí pokrývať veľké vzdialenosti, sa na jednej strane považujú za bezpečného dodávateľa energie, na druhej strane energetická štúdia Nadácie Haleakala ich kritizuje ako zaostalé, pretože požadované použitie vysokonapäťových sietí je potrebné prispôsobiť novým požiadavkám. sa musí stať. Z tohto dôvodu plánuje spolková vláda vybudovať v Nemecku celkovo 2 800 km nových vysokonapäťových sietí a obnoviť 2 900 km starých vedení (zdroj: Die Welt). 200 km z toho je už hotových.

Ďalšie dočasné riešenie sa týka prepojenia elektrární s domácnosťami a navzájom. Pokiaľ virtuálna elektráreň ešte neexistuje a nedá sa predpovedať, kedy a kde bude presne potrebná elektrina, musí sa skladovať energia z časov špičiek, aby sa mohla využívať na pokojné obdobie. Toto úložisko vyžaduje ešte lepšiu technológiu a ďalší výskum, do ktorého federálna vláda do roku 2014 investovala 200 miliónov eur. V prípade nedostatočného skladovania sa vykonáva výskum nových elektrární, ktoré by mali byť obzvlášť flexibilné, aby ich bolo možné v krátkom čase uviesť do prevádzky a využívať ich dodatočnú energiu (zdroj: spolková vláda).

Rovnako dôležitým krokom sa však zdá byť iniciovanie spoločenského prehodnotenia. Povedomie, že v čase zmeny podnebia je naliehavo potrebné prejsť na obnoviteľné energie, nie je dostatočne rozšírené. Zdá sa, že v súčasnosti svojimi technológiami predbiehame technológie, a preto má intenzívny výskum modelov obnoviteľnej energie veľký význam. Ak to zrealizujeme, inteligentnej sieti nič nestojí v ceste!

Zdroje a odkazy

Štúdia: Prípad pre ukladanie energie, distribuovanú výrobu a mikrogridy, IEEE 2012
Webová stránka projektu: Výhody decentralizovanej výroby energie
Štúdia: Energetická štúdia, Nadácia Haleakala 2014
Buchholz, Dr. Bernd-Michael: Inteligentné siete - od vízie k realite, EZT
Štúdia: Záverečná správa modelového mesta Mannheim, E Energie 2013
Alexander Demling: Inteligentné elektromery: umývanie, keď svieti slnko, Spiegel Online 2013
Benjamin Reuter: Inteligentné siete: Sú všeliekom na energetický obrat? Ekonomický týždeň 2013
Asendorpf Dirk: So šikovnou silou, čas 2013
Schultz Stefan: Plánovaná smernica EÚ: Energetická transformácia má stále budúcnosť, Spiegel Online 2013
Federálna vláda: energetická transformácia
e-politika: stojí za to vedieť

Autor: Henriette Schmidt, redakčný tím RESET/2014