Енергийният преход немската промяна
Германия инициира повратна точка в своята енергийна политика „die Energiewende“ (1), за да направи производството на електроенергия по-безопасно и по-чисто. Тази политика се основава на нарастването на възобновяемите енергийни източници, постепенното спиране на ядрената енергия и намаляването на зависимостта от въглища.
Предизвикателството на интермитентността
Как тогава, с производствен парк, доминиран от възобновяеми енергии, да задоволим търсенето на електрическа енергия през периоди, когато природата не осигурява необходимите първични енергии? Трябва ли да умножим инсталирания капацитет в сравнение с конвенционалните електроцентрали, като разчитаме на отрицателни корелации между вятърните режими и разнообразието от слънчеви зони? Трябва ли да инвестираме в съоръжения за съхранение на електроенергия, за да изгладим разликите между моментното производство и потребление? Трябва ли да инвестираме във взаимовръзки, за да играем на времевите и географските различия на съседните държави? Или трябва да прегледаме нашите модели на потребление и да приемем, че естественото снабдяване с електроенергия занапред ще откроява нашето съществуване?
Променливостта на вятърната и слънчевата енергия
В скорошна статия (2) икономистът Ханс-Вернер Син проучва тези възможности за германския енергиен микс. Тя се основава на данни за производството и потреблението за 2014 г. Първото наблюдение е, че производството на вятърна и слънчева електроенергия е много нестабилно и значително под производствения капацитет, както е показано на двете графики по-долу.
Това, че засегнатите технологии никога не достигат пълния си капацитет, не е изненадващо, тъй като влагането на първична енергия, вятър и слънчева радиация по дефиниция е извън контрола на човека. Съотношението между използвания и инсталирания капацитет е изненадващо: средно 17% за вятърна енергия, 10% за слънчева енергия. Следователно инсталираните мощности са лош индикатор за навлизането на тези технологии.
Второ наблюдение, вариабилността не е само дневна или седмична, тя е и годишна. Средно има по-малко слънчева енергия през зимата, отколкото през лятото и по-малко вятър през лятото, отколкото през зимата, което е априори благоприятно по отношение на наличността, тъй като двата източника се допълват през годината. Но в перспектива на много мащабно развитие на тези енергии, тяхната нередовност ни принуждава да зададем въпроса за тяхното времево разпределение чрез съхранение, за да отговорим на търсенето.
При липса на електричество нека съхраняваме вода
Мащабното съхранение на електроенергия все още е предимно под формата на вода, която се изпомпва чрез електрически помпи в резервоарите на помпени станции за пренос на енергия (ПСОВ), преди да бъде турбинирана и изпомпвана. Инжектирайте произведеното електричество в мрежата. Съхранението на дневна или седмична база за компенсиране на енергийния дефицит не е достатъчно. Дори ако водата се изпомпва, за да запълни резервоарите през нощта, за да се осигури снабдяване през деня, когато вятърът и слънцето откажат, в края на лятото ще има недостиг на вода, за да отговори на търсенето. За да оцени нуждите от съхранение, Sinn прави следното упражнение: изчислява вятърната и слънчевата енергия, които трябва да се съхраняват, за да се гарантира еднаква мощност през цялата година, в този случай средният използван капацитет, който за Германия през 2014 г. е 9,55 GW (5,85 GW за вятърна енергия плюс 3,7 GW за слънчева). Резултатите са представени на графиката по-долу в TWh от бялата крива, озаглавена "Вятърна и слънчева енергия".