ENERGETYKA, RYNEK ENERGII - CIRE.pl - energetyka zaczyna dzień od CIRE
Właścicielem portalu jest ARE S.A.
ARE S.A.

SZUKAJ:



PANEL LOGOWANIA

X
Portal CIRE.PL wykorzystuje mechanizm plików cookies. Jeśli nie chcesz, aby nasz serwer zapisywał na Twoim urządzeniu pliki cookies, zablokuj ich stosowanie w swojej przeglądarce. Szczegóły.


SPONSORZY
ASSECO
PGNiG
ENEA

Polska Spółka Gazownictwa
CMS

PGE
CEZ Polska
ENERGA





MATERIAŁY PROBLEMOWE

Ile wiatru i atomu zmieści się w systemie?
15.02.2021r. 15:57

mgr inż. Grzegorz Kwiecień
Niniejsza analiza jest próbą odpowiedzi na pytanie, jak będzie wyglądała jednoczesna praca 11 GW wiatraków, 6 GW elektrowni atomowych i pozostałych elektrowni regulacyjnych w KSEE.

W ramach założeń do przedmiotowej analizy przyjęto realne, godzinowe obciążenia krajowych Jednostek Wytwórczych Centralnie Dysponowanych za rok 2020. Być może nie jest to rok do końca reprezentatywny ze względu na zaniżenia produkcji spowodowane COVID-19, ale za to są to najświeższe dane wraz z obecnymi osiągami wiatraków.

A zatem wykres obciążenia bazowy to JWCD 2020 PL wraz z istniejącymi 6271 MW wiatraków.

Autor "ominął szerokim łukiem", tudzież "zrejterował" przed próbą uwzględnienia jakichkolwiek zmian w obszarze elektrociepłowni, ponieważ skala propozycji oferowanych tutaj przez "specjalistów od klimatu" wymyka się racjonalnej możliwości oceny. Przykładowo wymiana elektrociepłowni na gazowe powoduje trzykrotny wzrost niesterowalnej generacji wymuszonej (w odniesieniu do członów ciepłowniczych), a więc mniej miejsca na wiatraki, a likwidacja elektrociepłowni powoduje brak stosownej generacji zimą w obszarze bez fotowoltaiki i z zanikami wiatru, przy jednoczesnym wzroście zapotrzebowania na prąd dla pomp ciepła, które zimą tracą sprawność. Podsumowując - ubytek zimowej generacji elektrociepłowni może dałoby się pokryć poprzez pomnożenie programu atomowego przez wskaźnik od 1,5 do 2. Tak czy siak, rozwikłanie problemów elektrociepłowni przekraczałoby zakres tej pracy, zresztą, jak się okaże - wnioski i tak są czytelne.

Założono przyrost mocy zainstalowanej wiatraków od 6271 do 11000 MW. Wykorzystano obecny wykres generacji wiatraków, jednak wiatraki "podrasowano" tak, by ich wskaźnik wykorzystania mocy zainstalowanej wzrósł od 27,6 proc. do 32,6 proc. Byłaby to średnia między najnowszymi wiatrakami morskimi, a starzejącymi się wiatrakami lądowymi.

Przyjęto minimum techniczne zespołu elektrowni sterowalnych na poziomie 27,74 proc. mocy maksymalnej, co już samo w sobie jest założeniem mocno kontrowersyjnym, ale można to uznać za "ukłon w stronę zielonych".

Założono zakres zmian mocy elektrowni atomowych od 2700 do 6000 MW.

W przypadku przekroczenia minimum technicznego elektrowni regulacyjnych i atomowych będzie prezentowana nadwyżka mocy do zregulowania innymi metodami, tj. poprzez eksport, wyłączenia elektrowni regulacyjnych, lub zastosowanie magazynowania energii elektrycznej. Tu autor tego nie rozstrzyga, tylko pokazuje skalę problemu.

Wykres bazowy pokazuje się na rys.1 kolorem czarnym.

Rys.1
Roczne, godzinowe, uporządkowane wykresy obciążenia JWCD w analizowanych wariantach

(900x614)

Jak to się pokazuje na rys.1, zwiększenie mocy wiatraków od 6,27 GW do 11 GW powoduje niewielki ubytek zapotrzebowania na pracę dotychczasowych elektrowni regulacyjnych, przy czym prawie w ogóle nie spada zapotrzebowanie na zainstalowaną moc regulacyjną, którą zawsze musimy mieć utrzymaną na wypadek, gdyby nie wiało. ( Wykresy czarny i niebieski spotykają się po lewej u góry ). Minimum techniczne - na poziomie obecnego - nie można ryzykować wyłączeń z eksploatacji wiedząc, że za chwilę braknie wiatru.

W tym przypadku społeczeństwo ponosi koszt utrzymania podwójnego zestawu urządzeń wytwórczych przy niewielkim postępie w obszarze CO2.

W takim wariancie (stan obecny + zwiększenie mocy wiatraków do 11 GW) generacja elektrowni regulacyjnych spada z 98 399 GWh do zaledwie
82 999 GWh (nie widać dekarbonizacji).

Następnie zasymulowano dodanie do stanu obecnego 6 GW atomu, na rys.1 patrz wykres w kolorze magenta. Znamienny jest spadek produkcji elektrowni regulacyjnych z 98 399 GWh do 48 732 GWh (w dekarbonizacji - wyraźny postęp). Minimum techniczne elektrowni regulacyjnych obniżono, bo i cała potrzebna ich moc jest mniejsza. Mogliśmy tak postąpić, bo brak jest obaw, że po każdym przejściu frontu atmosferycznego mocy ubędzie. Atom, to nie wiatr.

Na rys. 1 kolorem zielonym pokazano obciążenie elektrowni regulacyjnych w wariancie, w którym próbuje się jednocześnie utrzymać w ruchu 11 GW elektrowni wiatrowych i 6 GW atomu.

Jak widać, w stosunku do wariantu "budujemy tylko atom" następuje już tylko niewielka poprawa dekarbonizacji ( spadek generacji elektrowni regulacyjnych do 40 289 GWh ). A zatem będziemy mieli niewielką poprawę korzyści w zamian za koszt budowy i utrzymania trzech systemów urządzeń. Należy to nazwać niepotrzebnym forsowaniem kosztów, czy też przeinwestowaniem.

Rys.2
Obciążenia elektrowni regulacyjnych i atomowych, w wariancie bez rozbudowy wiatraków powyżej stanu obecnego

(900x612)

Na rys.2 możemy zobaczyć, w jakim obszarze wymagana byłaby praca elektrowni regulacyjnych na minimum technicznym przy współpracy z atomem
w wariancie, w którym nie budujemy 11 GW wiatraków. Wskaźnik wykorzystania mocy zainstalowanej dla elektrowni atomowej wyniesie 94,3 proc., i to jest dobra, typowa tutaj wielkość eksploatacyjna.

Rys.3
Nadmiar mocy do zregulowania w wariancie "tylko 6 GW atomu"

(900x344)

Także obszar sporny, obszar, w którym "nie wiadomo, co zrobić z nadmiarem mocy", jest niewielki, patrz rys.3.

W odróżnieniu od powyższego, patrz rys.4., po zwiększeniu mocy wiatraków do 11 GW następuje znacznie większy okres pracy elektrowni regulacyjnych na minimum technicznym, przy czym szanse na wyłączenia regulacyjne są mniejsze, "bo zawsze może nie wiać". Także i stopień wykorzystania atomu spada do 82,9 proc., a elektrownia atomowa wbrew swemu przeznaczeniu zostanie użyta, jako regulacyjna, co trudno uznać za racjonalny plan rozwoju.

Rys.4
Obciążenia elektrowni regulacyjnych i atomowych po zwiększeniu mocy wiatraków do 11 GW

(900x612)

Będziemy wtedy mieli do utrzymania trzy niedociążone zestawy urządzeń, wzajemnie przepychające się do tego samego zapotrzebowania, przy czym to oczywiście wiatraki są elementem zakłócającym racjonalne gospodarowanie.

Rys.5
Nadmiar mocy do zregulowania przy próbie jednoczesnej eksploatacji 11 GW wiatraków i 6 GW atomu

(900x348)

Wariant, w którym chcemy utrzymać jednocześnie 11 GW wiatraków i 6 GW atomu otwiera jednocześnie listę problemów do rozwiązania, problemów
z nadmiarem mocy przekraczającym możliwości techniczne wyłączania elektrowni regulacyjnych, lub co gorsza atomu, patrz rys. 5.

A przecież omówiono zaledwie wstępny etap tego, co miałoby powstać w odpowiedzi na żądania polityki klimatycznej. Spór energetyki racjonalnej z energetyką odnawialną trwa.

Poglądy wyrażane przez autorów tekstów zamieszczanych w dziale Opinie nie są tożsame z poglądami wydawcy portalu.

Czytaj również:

Dodaj nowy Komentarze ( 6 )

WIĘCEJ NA TEN TEMAT W SERWISACH TEMATYCZNYCH

KOMENTARZE ( 6 )


Autor: czytelnik 16.02.2021r. 12:11
No cóż odpowiedź jest jasna, budowa wiatraków to działalność polityczna, która nie wpływa na bezpieczeństwo energetyczne, tym bardziej nie chroni klimatu. Ale są tacy co na tym zarabiają.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI

Autor: KR 16.02.2021r. 13:20
Ciekawe, ale należałoby jeszcze dodać fotowoltaikę. Wówczas mielibyśmy pełny obraz sytuacji.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI

Autor: inżynier elektryk 17.02.2021r. 22:46
"o wyższości" elektrowni PV nad węglowymi:
Pokażmy więc obrazowo Czytelnikowi, jakim niewyobrażalnym i bezwartościowym szajsem są elektrownie fotowoltaiczne, jeśli porównamy je do węglowych. Dla przykładu niech posłuży, wyłączony po 38 latach pracy, dnia 31-05-2019 r., o godz. 19:55, blok nr 1 o mocy 370 MW w EC Bełchatów. Policzmy więc, jak te 38 lat pracy ma się do spodziewanych 25 lat pracy PV, podawanych w "Program polskiej energetyki jądrowej" ministra MinKlim Michała Kurtyki.

1. Krotność czasu życia inwestycji: 38 lat (bloku 370 MW) / 25 lat PV = 1,52 - krotność żywotności równa 1,52x.
2. Policzmy koszt zasilania w paliwo. Blok na węgiel kamienny o mocy 1075 MW w Kozienicach spala węgla 101,4 kg/s.
W ciągu roku spala: 0,1014 t/s x 3600 s x 24 h x 365 dni = 3 197 750,4 t/rok (365,04 t/h 8 760,96 t/dobę = 3 pociągi).
Roczny koszt węgla: 3 197 750,4 t/rok x 220 zł/t = 703 505 088 zł / rok, czyli 0,7035 mld zł / rok.
3. Blok 11 w Kozienicach zastępuje inwestycyjnie PV / 25 lat w ilości: 1075 x 10,59 x 1,52 = 17 304,06 MW = 17,304 GW.
4. Koszt tej mocy zainstalowanej w PV to: 17 304,06 MW x 6,44 mld / 1 000 MW = 111,44 mld zł.
5. Koszt budowy bloku 1075 MW zbudowanego raz na 38 lat: 1075 MW x 6,12 mld zł/1000 MW = 6,58 mld zł.
6. Nadwyżka w węglu z mocy zainstalowanej w PV to: 111,44 mld zł - 6,58 mld zł = 104,86 mld zł (raz trzeba wybudować).
7. Nadwyżka w węglu przeliczona na lata: 104,86 mld zł / 0,7035 mld zł / rok = 149,054 lat (149 lat i dwadzieścia dni).
Tak więc oszczędzonym kosztem inwestycyjnym - dwukrotnie budowanych elektrowni fotowoltaicznych (dokładnie 1,52x) - przy efektywnej mocy zastępczej elektrowni fotowoltaicznej do jej mocy zainstalowanej na poziomie 9,44 [%] i koszcie inwestycyjnym 1 [W] mocy zainstalowanej równym w węglu = 6,12 zł/W i odpowiednio w PV = 6,44 zł/W możemy w elektrowni węglowej o mocy 1075 MW w Kozienicach palić ZA DARMO przez ponad 149 lat!
Ale to nie jest jeszcze najgorsza wiadomość dla ministra MinKlim, bo fotowoltaika (PV) to tylko 20 lat życia a nie 25, jak naciąga w swoim "Programie polskiej energetyki jądrowej" minister Michał Kurtyka. Na farmie fotowoltaicznej powstałej w 1994 roku, w okolicach hiszpańskiego miasta Toledo, gdzie po 21 latach (w sierpniu 2015 r.) wymieniono wszystkie moduły w tejże elektrowni PV o mocy 1 MW. Przed wymianą wykonano analizy efektywności zastosowanych pierwotnie w 1994 roku modułów. Badanie to wykazało, że wydajność zamontowanych w 1994 r. modułów fotowoltaicznych spadła od momentu uruchomienia produkcji energii aż o 37 %. A więc w ciągu 21 lat spadek wydajności do 63 % pierwotnej sprawności czyli 35 % / 20 lat.
8. Biorą to pod uwagę, mamy krotność żywotności bloku węglowego do PV równą nie 1,52x tylko 38 lat / 20 lat = 1,90.
A skoro tak - to nie: 17 304,06 MW tylko 21 630,08 MW i nie 111,44 mld zł tylko 139,30 mld zł i nie 104,86 mld zł tylko 132,72 mld zł.
9. W efekcie nadwyżka w węgla przeliczona na lata to nie: 149,054 lat tylko 188,65 lat. Ale i to nie wszystko, bo jak nas pouczają Hiszpanie w ciągu 20 lat eksploatacji PV mamy śr. spadek sprawności równy 35 % a więc mamy:
[100 % + (100 % - 35 %)] / 2 = 82,5 %, czyli lat tak naprawdę będzie to: 188,65 lat / 82,5 % = 228,67 lat.

Ogarniasz to jeszcze Czytelniku?! Bo ciężko jest zrozumieć głupotę rządzących likwidujących energetykę węglową do "0". Minister MinKlim pan Michał Kurtyka proponuje w 2045 roku 25 700 MW mocy zainstalowanej PV, co po dzisiejszych cenach 6,44 [zł/1 W] kosztuje 165,51 mld zł. (Chińczycy już się cieszą). I pomyśleć, że wystarczyłyby w zamian dwa bloki jak w ten w Kozienicach i jazda "za darmo", 24/24, przez 228 lat i to jeszcze z dużym okładem.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI

Autor: Aro 22.02.2021r. 12:19
Cały ten bełkot o ochronie klimatu przez wyłączanie jednostek sterowalnych - opalanych paliwami kopalnymi jest dla ogłupionej publiczności bez znajomości podstawowych reguł fizyki.
Fakty są zupełnie inne, ale jest to rozgrywka polityczna.
Jeśli uwzględnić, że tzw. nadmiarowa energia elektryczna z OZE ( PV + wiatr ) ma być w procesie elektrolizy przetwarzana na wodór i magazynowana na zimę przy sprawności procesu energia el -> wodór -> energia elektryczna na poziomie 20 -25 % z wykorzystaniem poszczególnych urządzeń tego łańcucha na poziomie 20 -30 % czasu nominalnego to wychodzi na jaw bezsens techniczny i kosztowy takiego modelu.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI

Autor: Socyal 18.03.2021r. 07:41
Oj nieładnie. Nie wolno tak liczyć. Matematyka musi być bardziej przyjazna środowisku i bardziej poprawna politycznie.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI

Autor: wojvv 09.04.2021r. 22:43
@inżynier elektryk. Bardzo ciekawe i dające do myślenia obliczenia. Zastanawia mnie tylko b. niska trwałość modułów w hiszpańskiej farmie fotowoltaicznej. Obecnie dostępne na rynku moduły mają gwarantowany liniowy spadek mocy rzędu 0,4% rok do roku i końcową sprawność rzędu 85% i więcej w skali 20-25-30lat w zależności od producenta. Ciekawy jest też zupełnie inny wynik obliczony dla modułów przetestowanych po demontażu instalacji uniwersytetu w Odynburgu - spadek 4% po 35 latach (źródło: https://globenergia.pl/fotowoltaika-po-35-latach-jak-dziala/). Tak więc część tego czarnego obrazu może wyglądać trochę lepiej.
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI
Dodaj nowy Komentarze ( 6 )

DODAJ KOMENTARZ
Redakcja portalu CIRE informuje, że publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu CIRE. Redakcja portalu CIRE nie ponosi odpowiedzialności za ich treść.

Przesłanie komentarza oznacza akceptację Regulaminu umieszczania komentarzy do informacji i materiałów publikowanych w portalu CIRE.PL
Ewentualne opóźnienie w pojawianiu się wpisanych komentarzy wynika z technicznych uwarunkowań funkcjonowania portalu. szczegóły...

Podpis:


Poinformuj mnie o nowych komentarzach w tym temacie


PARTNERZY
PGNiG TERMIKA
systemy informatyczne
Clyde Bergemann Polska
PAK SERWIS Sp. z o.o.
GAZ STORAGE POLAND
GAZ-SYSTEM S.A.
Veolia
PKN Orlen SA
TGE
Savangard
Audax
Audax
Enotec
Gazterm
Tauron
DISE
BiznesAlert
Obserwatorium Rynku Paliw Alternatywnych ORPA.PL
Energy Market Observer
Innsoft



cire
©2002-2021
mobilne cire
IT BCE