Okres niskiej produkcji z wiatru i fotowoltaiki, trwający od kilkudziesięciu godzin do nawet dwóch tygodni, stanowi coraz większe wyzwanie dla polskiego systemu energetycznego. Zjawisko to, określane mianem dunkelflaute, wymaga przygotowania infrastruktury na scenariusz, w którym do 2040 roku Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE) przewidują 110 GW mocy w odnawialnych źródłach energii (OZE) i 24 GW magazynów energii.
Czym jest dunkelflaute i jak długo trwa?
Termin „dunkelflaute” pochodzi z języka niemieckiego, gdzie „dunkel” oznacza ciemny, a „flaute” – ciszę lub słaby wiatr. W energetyce opisuje on okres jednoczesnego, bardzo niskiego poziomu produkcji energii z elektrowni wiatrowych i instalacji fotowoltaicznych. Nie oznacza to całkowitego braku energii z OZE, gdyż nadal mogą pracować elektrownie wodne czy te wykorzystujące biomasę.
Nie ma jednej uniwersalnej definicji, ale analizy Fraunhofer IEE wskazują na okresy trwające co najmniej 48 godzin, podczas których produkcja z wiatru i PV spada do maksymalnie 10% mocy nominalnej. W europejskich badaniach spotyka się również scenariusze dwutygodniowe, charakteryzujące się najwyższym zapotrzebowaniem rezydualnym, czyli zapotrzebowaniem po odjęciu generacji z wiatru i PV.
Zima jako czynnik krytyczny
Dunkelflaute szczególnie mocno daje o sobie znać w miesiącach zimowych. Krótkie dni i niski kąt padania promieni słonecznych drastycznie ograniczają efektywność fotowoltaiki, a jednocześnie przez wiele dni mogą utrzymywać się warunki z niewielką prędkością wiatru. Do tego dochodzi wysokie zapotrzebowanie na energię, typowe dla sezonu grzewczego. W takiej sytuacji, system z dużą mocą zainstalowaną w OZE (np. 50 GW) może produkować zaledwie ułamek swojej zdolności (np. 5 GW), co wymaga uzupełnienia brakującej mocy z innych źródeł.
Jak system energetyczny reaguje na dunkelflaute?
Niska produkcja z wiatru i PV nie prowadzi automatycznie do przerw w dostawach energii. System może polegać na źródłach dyspozycyjnych (np. elektrownie konwencjonalne), elektrowniach wodnych, magazynach energii, imporcie z zagranicy oraz na elastyczności odbiorców, czyli czasowym ograniczeniu lub przesunięciu zużycia. Kluczowy jest jednak czas trwania niedoboru – baterie projektowane do krótkich wahań są niewystarczające przy wielodniowych okresach niskiej generacji, co podkreśla potrzebę długoterminowego magazynowania energii i innych form elastyczności.
Wyzwania dla Polski
PSE w swojej strategii do 2040 roku wskazują, że wraz ze wzrostem udziału OZE, przetrwanie okresów jednoczesnego bardzo niskiego nasłonecznienia i wietrzności będzie krytycznym wyzwaniem. Operator systemu przesyłowego zwraca uwagę na konieczność rozwoju elastyczności po stronie odbiorców oraz utrzymywania rezerw mocy w źródłach dyspozycyjnych. Zdolność systemu do radzenia sobie z dunkelflaute wymaga równoległego rozwoju magazynów energii, źródeł dyspozycyjnych, transgranicznych połączeń energetycznych i elastycznego popytu, a także zarządzania okresami nadmiaru energii z OZE.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: HVAC / branża ogólna. Inspiracja źródłowa: GLOBEnergia.
