Cable pooling szansą na rozwój wiatrowo-fotowoltaicznych hybryd
Problem rosnących ograniczeń jeśli chodzi o uzyskiwanie warunków przyłączenia do sieci dla kolejnych projektów coraz częściej wybrzmiewa na krajowym rynku odnawialnych źródeł energii. Rozwiązaniem dla inwestorów chcących budować kolejne elektrownie fotowoltaiczne czy wiatrowe w takiej sytuacji może być tzw. cable pooling, czyli wykorzystanie zabezpieczonych zdolności przesyłu energii np. dla zbudowanej wcześniej elektrowni wiatrowej do uruchomienia w tej samej lokalizacji elektrowni fotowoltaicznej. Dzięki uzupełniającym się profilom produkcji energii turbiny wiatrowej i PV powstała w ten sposób hybryda może spełnić cele inwestora, a z punktu widzenia operatora sieci zapewni źródło charakteryzujące się bardziej zrównoważonym profilem wytwarzania.
Cable pooling może być rozwiązaniem problemu niewystarczającej przepustowości sieci, który będzie coraz bardziej widoczny w sytuacji kolejnych inwestycji w odnawialne źródła energii, za którymi nie będą nadążać inwestycje związane z rozbudową i modernizacją sieci.
Jak zwracają uwagę eksperci Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej, cable pooling jest najbardziej efektywny w sytuacjach, gdy elektrownia fotowoltaiczna może być zainstalowana w pobliżu istniejącego parku wiatrowego, korzystając z jego przyłącza.
Niewiele jest bowiem dni w roku, w których na maksymalnych obrotach pracują zarówno elektrownie wiatrowe jak i instalacje fotowoltaiczne. W takich sytuacjach część generacji zostałaby utracona w przypadku braku dodatkowej zdolności przechowania nadwyżki, jednak eksperci przekonują, że nawet w przypadku braku dodatkowego magazynu rozwiązanie łączące elektrownię wiatrową i fotowoltaikę w jednym miejscu przyłączenia i tak może mieć sens.
Możliwości płynące z zastosowania cable pooling przeanalizował prof. Piotr Kacejko z Politechniki Lubelskiej, potwierdzając, że współdzielenie infrastruktury energetycznej pomiędzy farmy wiatrowe i słoneczne jest uzasadnione ujemną korelacją prędkości wiatru i natężenia promieniowania słonecznego.
Argumentem przemawiającym za takim rozwiązaniem jest dobowe przesunięcie dużych prędkości wiatru na godziny nocne, wobec oczywistego braku generacji słonecznej w tym czasie.
Prof. Kacejko podaje przykład połączenia farmy wiatrowej o mocy znamionowej 1000 MW oraz skojarzonej z nią farmy fotowoltaicznej o analogicznej mocy 1000 MW.
W takim rozwiązaniu potrzebne byłoby zastosowanie infrastruktury związanej z wyprowadzeniem mocy o zdolności przesyłowej (transformatorów, kabli) o wartości α x 1000 MW, przy czym – jak przekonuje ekspert Politechniki Lubelskiej – współczynnik α jest co prawda większy od 1, ale mniejszy istotnie od 2. Ma to oczywiste znaczenie ekonomiczne i wpływ na opłacalność inwestycji.
– Dokładna wartość współczynnika α zależy od wielu czynników. Jej określenie powinno być przedmiotem analiz i symulacji. Wydaje się jednak, że wartość α=1,3 jest realna. W grę wchodzi także ewentualne sterowanie ograniczające generację wiatrową lub PV przez okres kilkudziesięciu godzin w roku – informuje prof. Kacejko.
Ekspert Politechniki Lubelskiej przywołuje przypadek inwestycji w farmę fotowoltaiczną o mocy 1 MW, w przypadku której inwestor spotkał się z odmową przyłączenia w miejscu, gdzie pracowały już trzy elektrownie wiatrowe o mocy 5 MW oraz cztery elektrownie PV o mocy 4 MW.
Operator odmawiał przyłączenia kolejnej elektrowni fotowoltaicznej, argumentując, że suma mocy elektrowni istniejących (9 MW) doprowadzi do przeciążenia transformatora o mocy 10 MVA. Tymczasem, jak zwraca uwagę prof. Kacejko, dokładna analiza przebiegów mocy generowanych przez pracujące na miejscu źródła pozwoliła na stwierdzenie, że maksymalna, sumaryczna moc generowana wynosi 5 MW.
– Większe wartości mocy generowanej przez elektrownie wiatrowe w dzień mają miejsce wczesną wiosną lub na jesieni, kiedy z kolei moc instalacji PV jest niska – tłumaczy ekspert.
Prof. Kacejko zaznacza, że idea cable pooling będzie miała sens przy dużych obiektach, tam gdzie koszty infrastrukturalne są znaczące. Okazuje się bowiem, że ceny kabli nie są zależne liniowo od przekrojów, a transformatorów od mocy znamionowych i dwukrotne zwiększenie przekroju / mocy transformatora nie skutkuje dwukrotnym wzrostem ceny.
Problem niedostatecznych mocy przyłączeniowych jest widoczny na innych europejskich rynkach, które charakteryzują się dużym nasyceniem inwestycji w OZE. Dobrym przykładem jest Holandia.
Hans Timmers z holenderskiego stowarzyszenia branży wiatrowej Nederlandse WindEnergie Associatie podkreśla, że inwestorzy na rynku OZE w Holandii mają już teraz ograniczone możliwości, jeśli chodzi o uzyskiwanie nowych mocy przyłączeniowych.
– Cable pooling może rozwiązać ten problem, momentalnie dostarczając około 4-6 GW dodatkowych mocy dla nowych elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych. Takie połączenia przy bardzo ograniczonym zaniżaniu generacji mogą zapewnić stopień wykorzystania mocy sięgający 50 proc. – dużo większy niż wyłącznie w przypadku elektrowni wiatrowej czy fotowoltaicznej – komentuje Hans Timmers.
– W ten sposób, oprócz pewnych oszczędności w taryfie za przyłączenie, szybko uzyskujemy dodatkowe moce i lepsze wykorzystanie sieci, nie czekając na jej rozbudowę – dodaje przedstawiciel Nederlandse WindEnergie Associatie, który rozwiązania z zakresu cable pooling będzie prezentować podczas zbliżającej się konferencji PSEW 2021, rozpoczynającej się Serocku już na początku przyszłego tygodnia.
Janusz Gajowiecki, prezes Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej, podkreśla, że wykorzystanie cable pooling jest możliwe także w Polsce.
– Taki sposób łączenia mocy przyłączeniowej, przez zwielokrotnienie mocy wytwórczych na jednym przyłączu do sieci, może być rozwiązaniem problemu niewystarczającej przepustowości łączy. Korelacja źródeł wiatrowych i słonecznych dzięki wykorzystaniu cable pooling może okazać się jednym z bardziej efektywnych rozwiązań na rynku odnawialnych źródeł energii – zapewnia Janusz Gajowiecki.
Zagadnienia dotyczące m.in. cable pooling będą omawiane podczas konferencji Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej PSEW 2021, która odbędzie się w Serocku w dniach 30 sierpnia – 1 września 2021 r. Portal Gramwzielone.pl jest patronem medialnym konferencji PSEW 2021.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
