Pod koniec 2022 r. media doniosły radośnie, że polski sektor OZE osiągnął kolejny kamień milowy – łączna moc zainstalowana w fotowoltaice i farmach wiatrowych przekroczyła barierę 20 GW, na koniec roku zbliżając się do poziomu 22 GW. A mimo to w grudniu były cztery takie dni, kiedy elektrownie węglowe wyprodukowały ponad 85 proc. prądu w Polsce. To konsekwencja bezwzględnej słabości energetyki odnawialnej o tej porze roku, szczególnie widocznej przy obfitych opadach śniegu i bezwietrznej pogodzie.

Słabość OZE

Źródła odnawialne w pierwszych dniach grudnia zeszły z produkcją prądu poniżej 4 proc. Coraz krótsze dni i słabe nasłonecznienie powodowały, że fotowoltaika schodziła nawet do zaledwie 0,3 proc. produkcji prądu w niektóre dni. Nawet kiedy śnieg na panelach stopniał. Także wiatr w niektóre dni grudnia „zrobił sobie wolne”. 1, 6, 9 i 10 grudnia wiało tak słabo, że farmy wiatrowe dały poniżej 3 proc. energii w systemie. W tegoroczne mikołajki cała polska energetyka odnawialna, czyli wiatraki, fotowoltaika i energetyka wodna razem przyniosły w Polsce zaledwie 3,9 proc. energii elektrycznej, tj. niecałe 20 GWh przy 509 GWh wygenerowanych przez całą konwencjonalną energetykę. Kilka dni później, 12 grudnia, OZE wyprodukowało 20,4 proc. energii. To miara niestabilności energetyki odnawialnej.

Wielomiliardowe inwestycje w energetykę odnawialną na te kilka dni grudnia zdały się na nic, z powodu sytuacji pogodowej. Zasypane śniegiem najnowocześniejsze panele słoneczne nie wytwarzały energii. Nawet gdy wreszcie błyśnie słońce, nie można ich odśnieżać, grozi to ich uszkodzeniem przez zarysowanie powierzchni. Trzeba poczekać, aż śnieg się stopi – radzą producenci. Do tego słabiutko wiało... Gdyby węgla zabrakło, polska gospodarka mogłaby się w takie dni zwijać, a ludzie nieźle marznąć.
Energetyka zawodna vs. energetyka niezawodna

Obecnie Polska może pochwalić się m.in. blisko 1,2 mln mikroinstalacjami OZE o łącznej mocy ok. 9 GW (na dokładne liczby z 2022 r. trzeba jeszcze kilka tygodni poczekać), co odpowiada mocy zainstalowanej w dwóch elektrowniach węglowych Bełchatów. Tyle, że te moce elektrowni węglowych produkują prąd 24 godziny przez siedem dni w tygodniu przez okrągły rok. 1,2 mln tych mikroinstalacji OZE dostarcza prąd tylko wtedy, kiedy świeci słońce albo kiedy wieje wiatr. Czyli na 8896 godzin całego roku, średnio tylko przez mniej więcej 1500 godzin słonecznych albo średnio przez 2300 godzin wietrznych. Podobne ograniczenia dotyczą także wielkich instalacji OZE. Więcej energii dostarczają tylko wiatraki na morzu – przez prawie połowę roku.

OZE są z natury rzeczy niestabilne, niezależnie od tego, ile instalacji wybudowano pozostają bezwzględnie uwarunkowane od pogody. Więc systemowo są zawodne. W Polsce w listopadzie 2022 r. farmy wiatrowe, których mocy przybyło o kilka procent, zmniejszyły produkcję energii do 1225 GWh, gdy rok wcześniej dostarczyły do sieci więcej o 4,5 proc., czyli 1558 GWh. Po prostu dni wietrznych w listopadzie ub.r. było mniej.

Największy udział w produkcji energii elektrycznej w listopadzie 2022 r. miały konwencjonalne elektrownie zawodowe. Dominowały elektrownie na węgiel kamienny – prawie 56 proc. i węgiel brunatny – prawie 26 proc. Razem nieco ponad 81 proc. prądu dostarczyła w Polsce w listopadzie zawodowa energetyka węglowa. Jeśli chodzi o „zieloną energetykę”, to farmy wiatrowe miały ponad 8 proc.

wkładu w produkcję energii, a inne źródła odnawialne tylko 2 proc. (wszystkie dane pochodzą z Polskich Sieci Energetycznych).
Elektrownie jądrowe są w Polsce dopiero w przygotowaniu koncepcyjnym, więc im mniej energii produkują elektrownie OZE, tym więcej potrzeba jej z elektrowni konwencjonalnych. Nie jest prawdą, że surowiec dla tych elektrowni – czyli węgiel – jest wyjątkowo drogi. Polskie elektrownie na węgiel kamienny energetyczny płaciły naszym kopalniom w październiku ub.r. w przeliczeniu 92 zł za MWh (z danych ARP w Katowicach). W rezultacie okazuje się, że choć emitują najwięcej dwutlenku węgla, a za tonę tego gazu wypuszczonego do atmosfery trzeba było płacić państwu ostatnio 87 euro (około 117 euro za MWh), to węgiel jest obecnie w naszym kraju bezkonkurencyjny cenowo w produkcji prądu.

Energetyka OZE – rekordy zależne od pogody

W strukturze mocy zainstalowanej OZE dominuje w Polsce obecnie fotowoltaika. W lipcu 2022 r. jej moc zainstalowana wyniosła ponad 10,6 GW, co stanowi 52 proc. wszystkich mocy odnawialnych źródeł energii. Na drugim miejscu jest wiatr – moc zainstalowana to 7,5 GW, czyli 37 proc. mocy OZE. Jednak produkcja energii z tych zainstalowanych mocy znów zależy od warunków pogody. W Polsce 18 i 19 czerwca ub.r. dzięki doskonałemu nasłonecznieniu i dobrej wietrzności (przy charakterystycznym dla weekendu obniżonym zapotrzebowaniu na energię) udział energii odnawialnej w produkcji prądu w Polsce wyniósł około 50 proc., a czasem 19 czerwca nawet wyraźnie przekroczył tę wartość (dane z publikacji na portalu gramwzielone.pl z dnia 21.06.2022 r.). Jak wynika z tego przykładu, odnawialne źródła energii są w stanie zapewnić w Polsce duże ilości, nawet 100 proc. potrzebnej energii, jeśli są spełnione pewne warunki. Po pierwsze – przede wszystkim pogoda zapewniająca wiatr i słońce. Po drugie – zmniejszone zapotrzebowanie na energię. Jednak jeśli zabraknie tych warunków, OZE mogą zupełnie nie dostarczyć prądu. Nawet przy zmniejszonym zapotrzebowaniu, co skądinąd pod nazwą efektywności energetycznej zaczyna wymuszać Komisja Europejska.

Magazyny energii pilnie potrzebne

Niestabilność OZE to nie tylko zawodność w produkcji prądu, to także nadmiar tej produkcji przy sprzyjającej pogodzie, kiedy wykorzystuje się w pełni moc zainstalowaną. Dobrze wiedzą o tym Niemcy, kiedy muszą wstrzymywać w takich sytuacjach nadprodukcję z odnawialnych źródeł energii i wyłączać niektóre farmy. Nie zawsze mają możliwość eksportu nadmiaru energii. Rozwiązaniem dla OZE mają być magazyny energii, co zapowiadano już w pierwszych latach niemieckiej Energiewende, w latach 90. XX wieku. Jednak o ile inwestycje w OZE to temat lubiany przez media nie tylko lewicowe – to na temat magazynów energii na ogół panuje cisza. Problem ten jest zdecydowanie niepopularny, choć za kilka lat, podobnie jak Niemcy, będziemy okresowo mieli nadmiar prądu z OZE.

Są sygnały, że Polska Grupa Energetyczna – Energia Odnawialna uruchomiła na górze Żar w województwie śląskim magazyn energii o mocy 500 kW i pojemności użytkowej 750 kWh. Celem projektu jest zweryfikowanie możliwości świadczenia usług systemowych i usług elastyczności, służących stabilizacji i regulacji pracy sieci dystrybucyjnych średniego napięcia za pomocą magazynów energii opartych o ogniwa litowo-jonowe. Instalacja powstała obok pierwszej należącej do spółki farmy fotowoltaicznej. Inwestycja została zrealizowana w ramach projektu badawczo-rozwojowego i posłuży do prowadzenia badań w zakresie wykorzystania magazynów energii w działalności biznesowej Grupy PGE.

PGE Polska uruchomiła także w Rzepedzi na Podkarpaciu pierwszy w Polsce magazyn energii elektrycznej z wykorzystaniem modułów Powerpack Tesla. Instalacja o mocy ok. 2,1 MW i pojemności 4,2 MWh została zaprojektowana również w celu zapewnienia niezawodności lokalnej sieci dystrybucyjnej.

Z kolei spółka TAURON w związku z modernizacją Elektrowni Wodnej Lubachów uruchomiła magazyn energii w ramach projektu Wirtualnej Elektrowni TAURONA. Magazyn energii o mocy 500 kW zwiększył zdolności regulacyjne lubachowskiej elektrowni do 1,7 MW. Magazyn również korzysta z technologii litowo-jonowej.

Według teoretycznych zapowiedzi rozwój OZE będzie stymulował rozwój technologii magazynowania energii. Obecnie podstawowym rozwiązaniem jest bateryjny zasobnik energii w technologii litowej. Magazynowanie energii musi obejmować rozwiązania zapewniające czas magazynowania, odpowiadać dynamice zmian mocy generowanej i pobieranej, a także wielkości mocy i energii: od kilku kilowatów i kilowatogodzin do pojedynczych megawatów i megawatogodzin. Magazyny energii mają być ważnym elementem systemu elektroenergetycznego opartego na OZE, pełniąc rolę nie tylko bufora energii, lecz również aktywnego elementu stabilizującego funkcjonowanie tego systemu.

Jak się zdaje największe osiągnięcia w instalowaniu magazynów energii mają obecnie Brytyjczycy. W miejscowości Pillswood koło Kingston w Yorkshire na wschodnim wybrzeżu Wielkiej Brytanii 25 listopada uruchomiony został uważany za największy w Europie bateryjny magazyn energii. Otwarcie zostało przyspieszone o cztery miesiące, ponieważ Wielka Brytania jest zagrożona niedoborami energii tej zimy. Spółka Harmony Energy deklaruje, że uruchomiła magazyn energii wcześniej, „aby wesprzeć National Grid” (największe przedsiębiorstwo zajmujące się przesyłem i dystrybucją energii elektrycznej w Wielkiej Brytanii). Magazyn w Pillswood może przechować do 196 MWh energii w jednym dwugodzinnym cyklu. Szacuje się, że to wystarczy, by zasilić 300 tys. gospodarstw domowych przez dwie godziny. A co, jeśli po tych dwóch godzinach nadal nie będzie zasilania, bo wiatr nie uruchomi farm wiatrowych?

Tekst pochodzi z 2 (1772) numeru „Tygodnika Solidarność”.