SMANJENA PRODUKCIJA CO2: PREPOZNAVANJE PORASTA NOVIH RESURSA U KOMBINACIJI SA ELEKTRIČNOM ENERGIJOM

Obnovljivi izvori energije kao što su vetar i solarna energija sada čine većinski deo novih kapaciteta za proizvodnju električne energije koji se grade na globalnom nivou. Iako su u generaciji flote i dalje tradicionalne generacije kao što su ugalj, plin i nuklearna energija, one su se dramatično povećale, uz pomoć tehnološkog napretka i preferiranje potrošača, dok sada veći uticaj ima ekonomija. To je rezultovalo rastom doprinosa obnovljivih izvora energije u Sjedinjenim Državama. Od kraja 2017. godine, oko 17% električne energije u Sjedinjenim Državama je generisano obnovljivim izvorima energije (uključujući hidroenergiju). Do marta 2018. godine obnovljivi izvori su činili oko 21% svih električnih kapaciteta za proizvodnju. Evropska unija je još dalje ispred Sjedinjenih Država: u 2017. godini, oko 30% električne energije u EU proizvedeno je iz obnovljivih izvora energije.

Očekuje se da će se porast obnovljivih izvora energije nastaviti, barem u narednih nekoliko godina. Kreatori politike u Evropskoj uniji postavili su visoke i aspiracijske ciljeve dekarbonizacije: do 2030. smanjiti emisiju gasova za 40% u odnosu na bazičnu 1990. godinu. Sporazum nemačke vlade postavio je novi cilj od 65% za primenu obnovljivih izvora energije do 2030. Francuska teži da učešće od 40% obnovljivih izvora bude u proizvodnji električne energije.

Obnovljivi izvori

Prema proceni, niskotarifni troškovi energije (LCOE) za obnovljive izvore električne energije nastavljaju da opadaju, u proseku 45 USD po megavat-satu (MWh) za nesubvencionisanu energiju vetra i 45 do 50 USD po MWh za solarnu energiju , u poređenju sa oko 60 dolara po MWh za kombinovani prirodni gas.

U nekoliko geografskih područja, solarna energija i vetar već su konkurentni drugim izvorima proizvodnje na osnovu LCOE, čak i bez poreza ili subvencija za proizvodnju. U terminima LCOE, očekuje se da će ovi resursi biti najjeftiniji izvor električne energije u narednoj deceniji.

Međutim, LCOE metrike ignorišu jedno važno razmatranje. Obnovljiva energija je isprekidana i često nepredvidiva. Šta više, neravnomerna geografska distribucija vetarskog i solarnog potencijala verovatno će naglašavati mrežu na nekim lokacijama, što dovodi do ograničenja prenosa i distribucije.

Ovi jeftini, obnovljivi kilovat-sati dolaze sa prekidima, nestabilnošću i troškovima integracije u mrežu, stvarajući nove zahteve za planiranje mreže za kapacitet i podršku. Nove vrste usluga za električnu energiju, koje nadilaze tradicionalne zahteve za energijom mogu se podržati da bi se upravljale ovim svojstvenim karakteristikama tehnologija čistih generacija. Te usluge su fleksibilnost i otpornost.

Neka tržišta električne energije, kao što je Nezavisni operater sistema u Kaliforniji (CAISO), Nemačka i Velika Britanija, počela su da priznaju, u različitim stepenima, fleksibilnog i otpornog električnog resursa. I kreatori politike u Federalnoj regulatornoj komisiji za energiju (FERC) i PJM interkonekcija pomeraju fokus, barem u Sjedinjenim Državama, na ulogu koju bi akumulacija energije baterije i fleksibilni resursi kao što su distribuirani agregatori resursa (DRA) mogli da uhvate priključak sa tržištima električne energije koja se razvijaju .

Veruje se da se mogu preduzeti značajni koraci ka dekarbonizaciji snabdevanja električnom energijom kroz promišljenu, usklađenu akciju.

Visoka penetracija na obnovljive izvore energije može prouzrokovati nekoliko problema u radu mreže koja se može razlikovati u zavisnosti od geografije i između ostalog, od kombinacije obnovljivih izvora energije (solar i vetar), dostupnosti kapaciteta za prenos i distribuciju (T&D), flota neobnovljivih proizvodnih stanica i oblik potražnje za električnom energijom. Ne postoji univerzalno, sveobuhvatno rešenje za integraciju sve većih količina obnovljivih izvora energije u mrežu. Ono što radi u Filadelfiji možda neće raditi u Portlandu ili Feniksu.

Izlazak iz sadašnjih i budućih izazova nije samo pitanje promene na margini sa tržišnim pravilima ili obavezivanjem određenog nivoa projekata za skladištenje električne energije. Potrebna su holistička rešenja koja obuhvataju ponudu, potražnju, regulaciju i strukturu tržišta. Skladištenje može biti deo rešenja, kao i resursi na strani ponude, programi klijenata i regulatorno rukovodstvo. Rešenja bi takođe mogla biti i ta da različiti resursi pružaju različite usluge i tako će diferencirani skup tržišnih proizvoda i programa za korisnike verovatno doneti jeftinije rešenje.

Rad električnih mreža sa visokom penetracijom intermitentnih resursa predstavlja jedinstvene izazove za komunalne i mrežne operatere. Iako se ne ograničava samo na Kaliforniju, ova „krivulja patke“ o kojoj se mnogo govori o toj državi ilustruje jednu od poteškoća u upravljanju mrežom sa visokim procentom generacije obnovljivih izvora energije, koja se ponekad šalje na nulu ili čak na negativne varijabilne troškove, što dovodi do premeštanja drugih resursa koji mogu biti potrebni za upravljanje fleksibilnošću.

Starost novih resursa

Novi izazovi zahtevaju novo razmišljanje. Tržište ima niz tradicionalnih opcija za reagovanje na odbacivanje privremenih resursa, ali u dekarbonizovanoj budućnosti te tradicionalne opcije se više ne usklađuju sa sveobuhvatnim političkim ciljevima.

Na primer, jedan tradicionalni odgovor na pad proizvodnje iz intermitentnih generacija je povećanje broja gasnih generatora. Ali ta praksa dolazi sa troškovima – za kupce i za cilj politike dekarbonizacije.

Danas, po cenama od 320 do 410 dolara po instaliranom kilovat-satu za petosatnu litijum-jonsku bateriju, skladištenje energije je trenutno znatno skuplje od ograničavanja obnovljivih izvora energije. Međutim, sa predviđenim padom troškova u rasponu od oko 70% do 2030. godine. Skladištenje litijum-jonske baterije ima potencijal da bude konkurentna opcija za izbegavanje ograničenja kroz menjanje vremena.

Uloga skladišta već je prepoznata od strane kreatora politike u jurisdikcijama sa visokim učešćem proizvodnje obnovljive energije. Nakon skladištenja 1,3 gigavata (GW) u javnom komunalnom sistemu Kalifornije u 2013. godini (dopunjen dodatnim ciljem od 0,5 GW u 2017.), nekoliko država postavilo je agresivne ciljeve skladištenja: Massachusetts ima cilj od 200 MW do 2020. godine, New Jerse je nedavno najavio 600 MW cilj do 2021. godine (i 2.000 MW do 2030. godine), a Njujork je definisao mapu puta do 1.500 MW do 2025. godine. Odgovori na nedavne zahteve za predloge projekata za obnovljive izvore često dolaze u paketu sa skladištima. Čak i konvencionalna generacija gleda na skladišta koja se nalaze na istom mestu kako bi optimizovalo otpremu radi poboljšanja ekonomičnosti i performansi tradicionalnog prirodnog plina i nuklearnih jedinica.

Skladištenje baterija je novo i interesantno iz istog razloga što druge napredne tehnologije pokreću promene u skladištenju električne energije i analitiku velikih podataka. Skladištenje se koristi za odlaganje ulaganja u T&D sisteme nekih komunalnih preduzeća. Skladište se takođe može koristiti da bi se zaobišlo sistemsko ograničenje: projekti za skladištenje baterija održavali su svetla u južnoj Kaliforniji kada je zatvoreno skladište plina Alison Canion.

Distribuirani energetski resursi (DER) su dali svoj pečat na planovima integrisanih resursa komunalnih preduzeća (IRP). Odmah iza DER-ova su DRA-i, nova kategorija resursa koja se često previđa u Sjedinjenim Državama. Pilot projekat za agregovanje odvija se širom zemlje, a kompanije kao što su Stem i Advanced Microgrid Solutions rade na projektima agregacije DER-a. Distribuirani sistemi za upravljanje energetskim resursima (DERMS) se usvajaju od vodećih komunalnih preduzeća širom sveta, kao alati za praćenje, nadgledanje i čak pomažu u kontroli DER-ova koji nude usluge mreži. Kako pejzaž provajdera DERMS-a sazreva, sposobnosti ovih sistema će se proširiti na aktivnu, real-time otpremu i merenje DER sredstava, što će dodatno olakšati ulogu DRAs.

Iako su DRA još uvek u ranom ciklusu usvajanja, regulatori počinju da shvataju vrednost koju bi ova kategorija resursa mogla da donese, jer se poslovanje sa električnom energijom razvija u decentralizovanu osnovu iz centralizovane, generisane centracije.

Vidimo budućnost u kojoj DRA deluju na tržištima energije i kapaciteta u regionalnim organizacijama za prenos (RTO) i nezavisnim operatorima sistema (ISO). Kako se troškovi za klijente razvijaju tako da uključuju troškove fleksibilnosti, pojavljuje se nova vrsta usluga za energetska sredstva koja mogu odgovoriti u pravo vreme i na pravoj lokaciji u mreži.

Uloga klijenta se takođe razvija dok velika komercijalna i industrijska preduzeća istražuju načine da koriste svoju energetsku imovinu osim nadoknade i pružanja usluga fleksibilnosti mreže. Automatska kontrola opterećenja kupaca, uključujući podsticaje kupaca i može biti troškovno konkurentan izvor fleksibilnosti u smislu prenošenja opterećenja čak i danas, često jeftinije od alternativne opcije.