Wzrost popularności OZE

Turbiny wiatrowe i ogniwa fotowoltaiczne (PV) stają się coraz bardziej powszechne, co może przyczynić się do zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza spowodowanego emisjami paliw kopalnych. Aby produkować energię, rozwiązania te opierają się na określonych warunkach pogodowych, na przykład obecności świata i wystarczającej liczbie godzin światła słonecznego. 

W Unii Europejskiej udział OZE w produkcji energii wyniósł w tym roku 53,1%. Z kolei Polska przekroczyła 30% udział pogodozależnych OZE w produkcji energii w kwietniu t.r. Raport US Energy Information Administration (EIA) mówi zaś, że do 2050 r. około 44% energii elektrycznej w USA będzie wytwarzane za pomocą technologii słonecznych i wiatrowych. Wraz ze wzrostem wykorzystania tych technologii niektórzy operatorzy systemów energetycznych wyrazili obawy dotyczące zależności tych systemów od pogody. Zasugerowali, że nadmierne poleganie na OZE może zwiększyć ryzyko przerw w dostawie prądu. W niektórych przypadkach systemy energii odnawialnej obwiniano wręcz za przerwy w dostawie prądu występujące podczas niekorzystnych zjawisk pogodowych – na przykład w Teksasie w lutym 2021 roku, kiedy błędnie uznano, że brak prądu to wina technologii wiatrowych i słonecznych.

Przebieg badań

Naukowcy z Uniwersytetu Tennessee niedawno przeprowadzili badania na temat podatności systemów energii odnawialnej na niekorzystne warunki pogodowe i stopnia, w jakim systemy te mogą być odpowiedzialne za poważne przerwy w dostawie prądu. Sugerują, że panele słoneczne i turbiny wiatrowe rzadziej powodują poważne przerwy w dostawie prądu niż tradycyjne systemy energetyczne. 

– Duży udział zależnych od pogody odnawialnych źródeł energii (WD-RES), takich jak wiatr i słońce, budzi obawy o bezpieczeństwo systemów elektroenergetycznych w przypadku nietypowych warunków pogodowych – piszą Jin Zhao, Fangxing Li i Qiwei Zhang, autorzy badania. – Rola RES była omawiana w przypadku globalnych blackoutów , ale nadal pozostaje kontrowersyjna. W tym badaniu odkryliśmy, że chociaż WD-RES nie są dyspozycyjne i wrażliwe na pogodę, intensywność blackoutów i podatność na ekstremalne warunki pogodowe są łagodzone w sieciach WD-RES o wysokiej penetracji.

W ramach badań naukowcy przeanalizowali dane zebrane podczas 2156 rzeczywistych zdarzeń blackoutu systemu masowego, razem z danymi pogodowymi zarejestrowanymi w 278 miastach rozsianych po 48 stanach USA w okresie 20 lat (od 2001 do 2020 r.). Odpowiednie przefiltrowanie danych pozwoliło uzyskać informacje o pogodzie, jaka miała miejsce w danym miejscu podczas blackoutu. Porównano to z udziałem WD-RES w poszczególnych regionach. 

OZE winne blackoutom?

Jak się okazało, sieci w dużym stopniu oparte o OZE wcale nie są narażone na blackout w większym stopniu niż sieci bez tych źródeł. Niekorzystne warunki meteorologiczne faktycznie wpływają negatywnie na generację prądu z fotowoltaiki lub turbin wiatrowych, jednak, jak ustalili badacze, braki te są uzupełniane przez wysoki udział WD-RES.

– Wpływ pogodowo-zależnych odnawialnych źródeł energii na awarie prądu zazwyczaj maleje w systemach energetycznych o wysokim udziale tych źródeł. WD-RES nie są główną przyczyną występowania awarii w ekstremalnych warunkach pogodowych – twierdzą badacze. – Wyniki naszych badań przyczyniają się do dyskusji na temat integracji odnawialnych źródeł energii i bezpieczeństwa systemu energetycznego, stanowią wskazówkę dla badań nad odpornością systemów energetycznych oraz odniesienie dla ambitnych celów dotyczących wysokiego udziału OZE w przyszłości.

Wyniki tego ostatniego badania sugerują, że zależne od pogody systemy energii odnawialnej, w szczególności panele słoneczne i turbiny wiatrowe, nie są tak podatne na powodowanie blackoutów energetycznych podczas ekstremalnych warunków pogodowych, jak zakładali przeciwnicy OZE. W rzeczywistości przerwy w dostawie prądu, które wystąpiły w regionach o dużej penetracji sieci energetycznych WD-RES, były często mniej poważne niż te występujące w miejscach, które polegały wyłącznie na tradycyjnej sieci energetycznej.

Chociaż te odkrycia są obiecujące, potrzebne są dalsze badania z większymi i bardziej kompleksowymi zestawami danych, aby potwierdzić ich generalizację. Zespół przeanalizował bowiem tylko dane zebrane w USA. W związku z tym przyszłe badania mogłyby przeprowadzić podobne analizy, wykorzystując dane zebrane w innych krajach na całym świecie.