Nowa energia: napędzanie zielonej transformacji systemów elektroenergetycznych

Nowa energia, przede wszystkim energia wiatrowa i słoneczna, zmieniają krajobraz globalnych systemów elektroenergetycznych. W porównaniu z tradycyjnymi paliwami kopalnymi, nowa energia charakteryzuje się zasobami odnawialnymi, działaniem bezemisyjnym i szeroką dystrybucją. W ciągu ostatniej dekady moc jednostkowa turbin wiatrowych wzrosła z2 MW do ponad 15 MW, natomiast sprawność konwersji modułów fotowoltaicznych wzrosła z około 15% do ponad 23%. Pod względem kosztów uśredniony koszt energii elektrycznej z lądowych farm wiatrowych i dużych farm fotowoltaicznych spadł poniżej kosztów nowych projektów elektrowni węglowych.

Integracja nowej energii na dużą skalę stwarza jednak również wyzwania dla sieci elektroenergetycznych. Produkcja energii wiatrowej i słonecznej jest przerywana i zmienna ze względu na warunki pogodowe, co utrudnia precyzyjne dopasowanie zapotrzebowania na obciążenie w różnych skalach czasowych. Aby rozwiązać ten problem, systemy magazynowania energii, takie jak akumulatory litowo-jonowe, akumulatory przepływowe i elektrownie szczytowo-pompowe, stały się kluczowymi technologiami zapewniającymi wygładzanie mocy wyjściowej, zapewniających regulację częstotliwości i rezerwę mocy. Tymczasem nowe techniki prognozowania energii, łączące numeryczne przewidywanie pogody i algorytmy uczenia maszynowego, mogą dostarczać krzywe wyjściowe z 24 do 72 godzinnym wyprzedzeniem, pomagając centrom dyspozytorskim optymalizować zaangażowanie jednostek.

Kierując się polityką i mechanizmami rynkowymi, w parkach przemysłowych i na obszarach wiejskich promowana jest rozproszona fotowoltaika i rozproszona energia wiatrowa, w oparciu o model „własnej produkcji z nadwyżkami wprowadzanymi do sieci”. Morska energetyka wiatrowa, charakteryzująca się większą liczbą godzin wykorzystania w ciągu roku, stała się nowym biegunem wzrostu. Hybrydowe bazy wiatrowo-słoneczne i wiatrowo-słoneczno-wodne poprawiają ogólną efektywność przesyłu poprzez czasową i przestrzenną komplementarność wielu zasobów. Przewiduje się, że w miarę dojrzewania technologii elastycznego przesyłu HVDC i zielonego wodoru udział nowej energii w ogólnym miksie energetycznym będzie w dalszym ciągu stale rósł.