34
Przebudowa miksu energetycznego Polski w horyzoncie 2050
w źródłach OZE, uwzględniają produkcję w źródłach wymuszonych
i sposób jej skompensowania za pomocą magazynów energii. Jednak
najważniejszymi wnioskami z przeprowadzonych badań jest to, że pyta-
nie: czy można pokryć zapotrzebowanie na energię elektryczną za
pomocą źródeł OZE? – przekształca się w zagadnienie: w jaki sposób,
w jakim tempie to zrobić? Podobne badania prowadzone są również na
Politechnice Śląskiej (Centrum Energetyki Prosumenckiej). Ograniczone
są one do polskiego miksu energetycznego w roku 2050 i wykorzystują
15-minutowe grafikowanie mocy.
Przed rozpoczęciem modelowania polskiego miksu energetycznego nie-
zwykle istotne jest określenie rodzaju technologii, jaka będzie dostępna
w roku 2050 oraz jej zdolności wytwórczych (tab. 8) (produkcji energii)
z uwzględnieniem ograniczeń wynikających z dostępnej przestrzeni
oraz uwarunkowań środowiskowych (np. obszarów chronionych). Trak-
tuje się to jako maksymalną moc źródeł wytwórczych w symulatorze, co
pozwala zweryfikować na wczesnym etapie badań, czy istnieje wystar-
czający potencjał produkcyjny. W tab. 8. w nawiasie podano dodat-
kowo moc źródeł w roku 2015. Warto podkreślić, że potencjał okre-
ślony został dla aktualnie osiąganej produkcji oraz wykorzystania, przez
co szacunki są bardzo pesymistycznie, lecz należy się spodziewać, że
w roku 2050 będzie on znacznie większy.
Analiza bilansu wymaga wydajnego środowiska obliczeniowego, pozwa-
lającego na modelowanie różnych technologii wytwarzania i magazyno-
wania energii elektrycznej. Do jej przeprowadzenia wybrano środowisko
programistyczne LabVIEW, zawierające bibliotekę control design & simu-
lation [13], przeznaczoną do modelowania obiektów rzeczywistych. Miks
energetyczny projektowany jest przy założeniu, że zdolności regulacyjne
zostaną przeniesione do osłon kontrolnych poniżej osłony OK4 (przeci-
nającej pola liniowe SN w GPZ) [2].
Należy podkreślić, że inne źródła OZE (np. na gaz z oczyszczalni ście-
ków i wysypisk, z głębokiej geotermii itp.), do których w symulatorze zali-
czono również elektrownie wodne przepływowe, pracują z produkcją
wymuszoną i charakteryzują się stałą (uśrednioną) mocą. Takie uprosz-
czenie w niewielkim stopniu wpływa na dokładność wyników, znacznie
przyspieszając obliczenia.
Uwzględniając charakter pracy źródeł wytwórczych, zostały one zgrupo-
wane w 4 kategorie:
• źródła z produkcją wymuszoną (źródła PV, elektrownie wiatrowe
lądowe i morskie, inne źródła OZE, np. elektrownie wodne, biogaz),
• elektrownie biogazowe z zasobnikiem (rolniczo-utylizacyjne),
• transfer paliwowy (bloki
combi
, elektrownie dieslowskie),
• magazyny energii (akumulatory, elektrownie szczytowo-pompowe).
Podstawowy algorytm pracy źródeł wytwórczych zamieszczono na rys. 2.
Źródła z produkcją wymuszoną nie są w nim sterowane (odpowiada to
aktualnej pracy jednostek nJWCD), natomiast pozostałe pracują kaska-
dowo. Należy podkreślić, że w modelach źródeł zaimplementowane są
ograniczenia wynikające z zainstalowanej mocy. Takie kaskadowe stero-
wanie powoduje, że elektrownie biogazowe pracują z rocznym wykorzy-
staniem na poziomie 8000 h (podstawa), bloki
combi
ok. 6000 h (elek-
trownie podszczytowe), a małe elektrownie dieslowskie poniżej 4000 h
(elektrownie szczytowe) (tab. 9).
Wynikiem działania symulatora jest bilans energii elektrycznej dla struk-
tury źródeł wytwórczych (tab. 9) dobranych w taki sposób, aby deficyt
energii dla Polski w skali roku był mniejszy niż 5% (to bardzo ostrożne/
konserwatywne założenie, jeśli uwzględni się, że modelowanie bilansu
nie bierze pod uwagę wymiany transgranicznej na jednolitym europej-
skim rynku energii elektrycznej). Zaproponowaną strukturę, mimo że
poprzedzoną wieloma obliczeniami, należy traktować jako punkt star-
towy w trajektorii przebudowy polskiego miksu energetycznego.
Największy udział w produkcji energii w roku 2050 mają mieć elektro-
wnie wiatrowe (lądowe i morskie) – szacuje się, że wytworzą razem
prawie 35% rocznego zapotrzebowania. Natomiast całkowita produkcja
w źródłach OZE ma pokryć ponad 70% (około 140 TWh). Przedsta-
wiony miks energetyczny został obliczony na podstawie 15-minutowych
profili, zaprezentowanych dla każdego segmentu osobno (rys. 3).
rys. J. Popczyk, K. Bodzek
Rys. 2. Algorytm pracy źródeł wytwórczych
Tab. 9. Miks energetyczny w roku 2050
Technologia
Produkcja
[TWh/rok]
Moc
[GW]
Wykorzystanie
[h/rok]
Źródła PV
23 (12%)
24,5
930
Elektrownie wiatrowe lądowe
53 (27%)
27,0
1960
Elektrownie wiatrowe morskie
14 (7%)
4,0
3630
Inne źródła OZE
22 (11%)
4,4
5000
Elektrownie biogazowe
z zasobnikiem
26 (13%)
3,3
8000
Bloki
combi
33 (17%)
6,0
5570
Elektrownie dieslowskie
25 (13%)
6,5
3820
Suma
196 (100%)
75,7
–
rys. J. Popczyk, K. Bodzek
Rys. 3. Roczny bilans energii dla trzech segmentów
