Паметна мрежа - Надеж за енергијата во транзиција на енергија

До 2020 година, третина од произведената електрична енергија треба да доаѓа од обновливи извори на енергија; големите јаглен и нуклеарни централи дотогаш требаше да абдицираат. Многу се зборува во медиумите и во политиката за високите трошоци за енергетската транзиција. Зошто не можеме само да ги разменуваме изворите на енергија и што ќе треба да се промени со енергетската транзиција?

Стари наспроти нови извори на енергија

До денес, најголемиот дел од нашата електрична енергија е произведена во нуклеарни централи и јаглен. Изворите на енергија за ова се т.н. конечни суровини, од кои човештвото веќе потрошило најголем дел. Енергијата од фосилни суровини како тврд јаглен и лигнит се генерира само во зависност од локацијата, имено каде има наоѓалишта на суровини. Од оваа причина, добиената енергија патува на долги растојанија на патот до сите домаќинства во Германија, каде што тече над-регионално преку високонапонски мрежи, регионално преку среднонапонски мрежи и, кога се дистрибуира директно до домаќинствата, преку мрежи со низок напон. Постоечките високонапонски водови снабдуваат електрична енергија од електрани низ Германија, но многу енергија се губи на долги растојанија поради отпорноста на водовите (извор: ОХГ 2020).

Друг недостаток на постојниот систем за снабдување со енергија е правилото на четирите најголеми компании за електрична енергија преку линиите што се протегаат на подрачјето на Германија. RWE работи на запад, Еон ја има централна Германија како зона на снабдување, EnBw работи на југо-запад и Ватенфал на исток. Правата над линиите ви овозможуваат да ги поставите цените за користење на линиите за сите даватели на електрична енергија. Неизбежната позиција на монопол го отежнува малото снабдување со електрична енергија, кое често работи со обновливи извори на енергија, да биде вклучено во електричната мрежа.

Главната разлика во дефиницијата на фосилни горива и обновливи извори на енергија лежи во нивната достапност. Фосилните горива се суровини на земјата кои не се обновуваат и затоа се скоро целосно потрошени. Обновливите извори на енергија се, како што сугерира името, самообновуваат и затоа се одржливи. Во однос на иднината, само преку нив сè уште можеме да генерираме енергија за 50 години од сега.

Во однос на природата, двата енергетски носители се разликуваат по својата густина на енергија. Сонцето, ветерот и водата имаат помала енергетска густина од нуклеарната и јагленовата енергија (извор: Цајт). Ова го прави напојувањето во високонапонски мрежи комплицирано, скапо и неефикасно. Бидејќи сонцето не грее секогаш, а исто така нема постојан ветер, обновливите извори на енергија се помалку стабилни од фосилните горива. Потрошувачката на енергија мора повеќе да зависи од тоа кога е достапна, бидејќи складирањето на електрична енергија е исто така многу скапо. За енергетски пресврт, некои од нашите навики ќе мора да се променат.

Предностите на новиот систем

Дури и ако претворањето на нашето снабдување со енергија е поврзано со некои пречки, некои од првично проблематичните услови се покажаа предности подоцна.

Поради малата густина на енергија на ветерот и сончевата енергија, препорачливо е да не се создаваат обновливи извори на енергија над-регионално во централно лоцирани големи централи, туку енергијата да се претвори локално, поделена на многу мали централи, а потоа да се транспортира директно до потрошувачот преку средни и нисконапонски мрежи. . Од една страна, се разбира, ова значи дека ризичните и еколошки штетни нуклеарни централи и јаглен повеќе не загрозуваат одредени региони. Од друга страна, ова исто така го елиминира проблемот со загуба на енергија поради долгите редови, правејќи ја генерацијата поефикасна. Понатаму, доколку се растворат тврдењата за сопственост на високонапонски водови, пазарот на генератор на електрична енергија исто така ќе се отвори, бидејќи ќе се отстранат пречките за цените на четирите големи генератори на електрична енергија, според Фондацијата Халеакала во својата студија за енергија. Ова го отвора патот за многу нови играчи да ја внесат својата електрична енергија во мрежата и да понудат свои тарифи. Ова ја стимулира конкуренцијата и долгорочно може да доведе и до пониски цени на потрошувачите.

За најголемиот проблем на енергетската транзиција, нестабилноста на обновливите извори на енергија, постои пристап што нуди решенија преку преструктуирање на целата електрична мрежа: идејата за паметната мрежа.

Паметна мрежа

Терминот паметна мрежа ја опишува идејата за интелигентен систем на електрична мрежа кој има за цел да го замени нашиот стар систем во текот на енергетската транзиција. Со „паметно“ се подразбира интелигентно користење на сите достапни обновливи ресурси како извори на енергија, како и подобрување на целокупниот систем, вклучувајќи производство на енергија, складирање, транспорт и дистрибуција до ефикасно користење од крајниот корисник.

Идејата се заснова на децентрализацијата на производството на електрична енергија преку употреба на многу мали централи каде и да е потребна електрична енергија. Овој проект подразбира употреба на само средни и нисконапонски водови, бидејќи електричната енергија повеќе не мора да поминува на долги растојанија од електраните до домаќинствата. Секој потрошувач на електрична енергија би имал неколку мали централи во непосредна близина (извор: Цајт). На овој начин, генерацијата и потрошувачката ќе се усогласат преку интелигентна контрола. Складирањето не би било потребно овде, бидејќи електричната енергија ќе се снабдува само од една од локалните централи кога е потребно (извор: ОХГ 2020).

Во реалноста, ова значи: неопходно е интелигентно и комплексно вмрежување на електраните едни со други. Една идеја за ова е, на пример, создавање на „виртуелна централа“ на Интернет, која користи податоци за поврзување и управување со електрани и потрошувачи. Тука, информациите од сите мали електрани може да се соберат во секое време и производството и дистрибуцијата да бидат насочени на вистинските локации. Во домаќинствата, од друга страна, информациите за тоа кој има потреба од електрична енергија и кога може да се шират со паметни броила. Интелигентните мерачи на електрична енергија ги пренесуваат соодветните потреби за електрична енергија до малите електрани преку Интернет и ја испраќаат енергијата до соодветните домаќинства. Тие, исто така, им даваат прецизен преглед на потрошувачите на нивната потрошувачка на електрична енергија, така што електричната енергија може да се заштеди поефикасно.

Ако електричната енергија се претера, без да се користи веднаш, електричните автомобили, на пример, може да послужат како складирање. Тие автоматски би се наплаќале во случај на вишок електрична енергија и ќе осигурат дека целата енергија што се создава е искористена (извор: финален извештај moma).

Стапиците на паметната мрежа

Колку и да е убедлива идејата за идеална енергетска транзиција, патот до таму е комплициран. Ова има врска со фактот дека најефикасните постапки честопати се тешки за спроведување на краток рок и се ризични.

Критичарите како Алберт Мозер, раководител на Институтот за електрични системи и економија на енергија при универзитетот Ахен, претпоставуваат дека паметната мрежа, а со тоа и децентрализираното напојување преку средно и нисконапонски мрежи, може да се спроведува само во руралните области (извор: Цајт). Од друга страна, на големите градови секогаш им треба повеќе електрична енергија отколку што може да се генерира директно. Со цел да се покрие побарувачката на електрична енергија, електричната енергија треба да се снабдува од други области; проширувањето на преносните мрежи е од суштинско значење.

Техничката изводливост на паметната мрежа исто така често се доведува во прашање. На пример, потребните капацитети на Интернет и компјутерите, кои треба да ги собираат и обработуваат податоците добиени од паметни броила и виртуелни централи, постојано предизвикуваат проблеми. Интернет врските во моделните региони сè уште се покажаа како премногу слаби. Ако количината на податоци е преголема, тие се распаѓаат (извор: Цајт). Според федералната влада, сè уште постои недостаток на флексибилност во врска со приклучувањето и исклучувањето на електраните, опфатот со големи размери со мали централи и дополнителните опции за складирање преку на пр. Електрични автомобили. Со тарифно зависната употреба на електрична енергија, се поставува прашањето дали снабдувањето со паметни броила на национално ниво е реално и дали ќе биде прифатено од потрошувачите. (Извор: Економска недела). Mercé griera-i-Fisa од Комисијата на ЕУ исто така стравува дека новите уреди можат да извлечат електрична енергија колку што заштедуваат и дека ништо нема да се добие со префрлување на паметна мрежа.

Па, како политиката пристапува кон предизвиците со цел да се поттикне енергетската транзиција напред како и да е?

Паметна мрежа - политички предизвик

Колку и да е убаво ако сите живеат преку ноќ во многу ефикасна куќа, можат да возат електричен автомобил и електричната енергија за тоа доаѓа директно од најблиската мала централа зад аголот, за жал ова е можно само дел по дел. Со цел да се снабдува Германија со електрична енергија стабилно, безбедно и без неуспеси за време на енергетската транзиција, поголемиот дел од обновливата енергија ќе дојде од централно генерираната ветерна енергија од северна Германија до 2022 година. Во научниот дискурс, ветерните електрани се на работ на централизирано и децентрализирано производство на енергија. Особено големите фарми со ветерници, кои снабдуваат големи делови на Германија и чија енергија треба да покрива долги растојанија, се гледаат од една страна како безбеден снабдувач на енергија, од друга страна, енергетската студија на Фондацијата Халеакала ги критикува како заостанати, бидејќи потребната употреба на високонапонски мрежи треба да се прилагоди на новите барања мора да стане. Од оваа причина, федералната влада планира да изгради вкупно 2800 км нови високонапонски мрежи во Германија и да обнови 2900 км стари линии (извор: Die Welt). 200 километри од ова се веќе завршени.

Друго привремено решение се однесува на вмрежување на електраните со домаќинства и едни со други. Сè додека виртуелната централа сè уште не постои и не може да се предвиди кога и каде точно ќе биде потребна електрична енергија, енергијата од врвните времиња мора да се чува за да може да се користи во затишје. Ова складирање бара уште подобра технологија и понатамошно истражување, во кое федералната влада вложи 200 милиони евра до 2014 година. Во случај складирањето да не е доволно, се вршат истражувања на нови електрани кои треба да бидат особено флексибилни за да можат да се активираат наскоро и да се користи нивната дополнителна енергија (извор: Федерална влада).

Сепак, се чини дека подеднакво важен чекор е да се иницира социјално преиспитување. Свеста дека во време на климатски промени има итна потреба да се премине на обновливи извори на енергија не е доволно раширена. Во моментов се чини дека сме пред технологиите со нашите идеи, поради што интензивното истражување на моделите на обновлива енергија е од голема важност. Ако го спроведеме ова, ништо не застанува на патот на паметната мрежа!

Извори и врски

Студија: Случај за складирање на енергија, дистрибуирано производство и микро мрежи, IEEE 2012
Веб-страница на проектот: Предности на децентрализираното производство на електрична енергија
Студија: Студија за енергија, Фондација Халеакала 2014 година
Бухолц, д-р. Бернд-Мајкл: Паметни мрежи - од визија до реалност, ЕЗТ
Студија: Конечен извештај модел на град Манхајм, Енергија 2013 година
Александар Демлинг: Паметни мерачи на електрична енергија: Перење кога сонцето грее, Spiegel Online 2013 година
Бенџамин Рутер: Паметни мрежи: Дали тие се лек за енергетски пресврт? Економска недела 2013 година
Асендорфф Дирк: Со паметна моќ, време 2013 година
Шулц Стефан: Планирана директива на ЕУ: Енергетската транзиција сè уште има иднина, „Шпигел онлајн“ 2013 година
Федерална влада: енергетска транзиција
е-политика: вреди да се знае

Автор: Хенриет Шмит, уреднички тим за РЕСЕТ/2014 година