Czym jest krzywa kaczki? Jakie zagrożenia niesie dla fotowoltaiki i sieci energetycznych?
Rozwój fotowoltaiki w Polsce to efekt korzyści jakie przynosi produkcja własnego, taniego prądu. Ale z fotowoltaiką wiążą się również wyzwania, a jednym z większych jest krzywa kaczki, czyli Duck Curve. Na czym polega?
Spis treści
- Czym jest efekt krzywej kaczki, czyli Duck Curve?
- Czym grozi zjawisko krzywej kaczki?
- Jak rozwiązać problem związany z krzywą kaczki?
Czym jest efekt krzywej kaczki, czyli Duck Curve?
Wraz z rozwojem fotowoltaiki w Polsce i na świecie pojawia się coraz więcej pojęć, które dotychczas nie były znane. Jedno z nich to krzywa kaczki. Termin ten jest używany w produkcji energii elektrycznej na skalę przemysłową, a po raz pierwszy zastosował go Karen Edson z Kalifornijskiego Niezależnego Operatora Systemu w 2012 roku. Najlepiej efekt ten obrazuje wykres. Gdy krzywe nałożymy na dwie osie, tworzą one właśnie kaczkę.
W przypadku korzystania z fotowoltaiki, wzrost produkcji energii ze słońca powoduje obniżenie zapotrzebowanie na „zwykłą energię”, natomiast wywołuje większe zapotrzebowanie na energię w godzinach wieczornych. W czasie największego nasłonecznienia, czyli między 8 a 16 dochodzi do efektu zwanego krzywą kaczki.
Moment ten charakteryzuje się zmniejszonym zapotrzebowaniem na energię elektryczną, jednocześnie zwiększając ilość wytworzonej energii. Dzięki intensywnemu wykorzystaniu energii słonecznej w ciągu dnia, potrzeba tradycyjnych źródeł energii jest mniejsza. Można to zobrazować za pomocą krzywej przypominającej kształtem kaczkę. Faktycznie jest to kamień milowy w historii energetyki, którego jeszcze nie wszyscy rozumieją.
Ponieważ wytwarzanie energii słonecznej pomaga zaspokoić zapotrzebowanie na energię konwencjonalną, ceny podczas tych słonecznych bloków czasu gwałtownie spadają. W przeciwieństwie do konwencjonalnej elektrowni, energia słoneczna nie podlega harmonogramowi.
Czym grozi zjawisko krzywej kaczki?
Niedopasowanie wydajności instalacji fotowoltaicznej wobec zapotrzebowania na energię może skutkować tym, że duża ilość energii wyprodukowana w południe i nieodebrana z sieci energetycznej może doprowadzić do przeciążenia sieci, w wyniku odnotowania zbyt dużych napięć. W efekcie uszkodzone mogą zostać zarówno urządzenia przesyłowe, jak i odbiorniki konsumentów.
Sieci energetyczne coraz częściej zabezpieczają się przed taką sytuacją, odłączając czasowo część instalacji fotowoltaicznych, co ogranicza ryzyko wyprodukowania zbyt dużej ilości energii w danym momencie, a co za tym idzie - przeciążenia sieci.
Jest to rozwiązanie proste i oczywiste jednak skrajnie nieefektywne, ponieważ dochodzi do marnotrawienia energii produkowanej przez fotowoltaikę, która w żaden sposób nie jest wykorzystywana. Inwestor natomiast traci swoje pieniądze z dwóch powodów:
- cena na szczycie produkcji jest najtańsza lub
- z powodu zupełnego odłączenia elektrowni fotowoltaicznej od sieci (przez dystrybutora sieci).
Jak rozwiązać problem związany z krzywą kaczki?
Jednym ze sposobów na rozwiązanie problemu krzywej kaczki są magazyny energii, które pozwalają gromadzić nadwyżki energii pozyskanej ze słońca w ciągu dnia, a następnie wykorzystywać je rano lub wieczorem. Taka opcja wydaje się idealna, ale jest kosztochłonna. Wartość magazynu energii o mocy 1 MWh prawie dorówna się wartości instalacji o mocy 1 MW. Instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 MW produkuje rocznie około 1100 MWh energii, natomiast magazyn energii o mocy 1 MWh może „przenieść w czasie” tylko 1 MW energii.
W przypadku niewielkich projektów o małej mocy do 1-2 MWh należy zapewnić maksymalną autokonsumpcję, aby uniknąć krzywej kaczki. Drugim sposobem jest ustawienie modułów w kierunku wschód/zachód, co zagwarantuje mniejszą produkcję energii w szczycie dnia słonecznego, ale większą podczas wchodu i zachodu słońca. Kluczowe jest mądre i przemyślane zainstalowanie modułów tak, by rozsądnie zainwestować pieniądze.
W przypadku dużych instalacji, których moc przekracza 30-50 MWh nie ma złotego środka i jednego rozwiązania. Nadal wiele firm zadaje sobie pytanie, jak przenieść energię w czasie.
Wiktor Dowgań, INERGIS
