Straipsnis iš žurnalo “ELEKTROS ERDVĖS Nr.37”
Europos ir daugelio išsivysčiusių pasaulio šalių elektros energetika išgyvena didžiausias permainas savo istorijoje. Ypač tai akivaizdu elektros gamybos sektoriuje. Siekis stabdyti klimato kaitą verčia elektros gamyboje mažinti aplinkos taršą anglies dvideginiu. Tad energetikos sistemose atsiranda vis daugiau vėjo ir saulės elektrinių, kurių plėtra visaip skatinama. Didėjančia elektros gamyba atsinaujinančių energijos išteklių elektrinėse reikia džiaugtis, tačiau tokia gamyba neleidžia užtikrinti patikimo elektros energetikos sistemų veikimo ir trukdo konkurencinei elektros rinkai. Vėjo ir saulės elektrinių elektros gamyba kinta nevaldomai ar net nutrūksta, todėl ne bet kokia tokių elektrinių galia yra priimtina energetikos sistemoje, nepažeidžiant jos patikimo veikimo. Ypač sudėtinga tai suderinti, kai energetikos sistemos veikimas tampa decentralizuotas, o atsinaujinančių energijos išteklių elektrinių skaičius ir jų blogai nuspėjama elektros gamyba didėja.
Konkurencinės elektros rinkos sąlygomis energetikos sistemos veikimas yra toks pat, koks buvo vertikaliai integruotų monopolinių energetikos bendrovių (sistemų) laikais. Elektros rinkoje žaidimas yra tas pat, bet žaidėjai kiti. Energetikos sistemos veikimą kontroliuoja elektros perdavimo sistemos operatorius, bet elektrinės, vienos svarbiausių elektros rinkos ir energetikos sistemos veikėjų, yra laisvi elektros rinkos dalyviai, dažniausiai pagal sutartis besinaudojantys elektros perdavimo sistemos operatoriui priklausančiais elektros perdavimo tinklais ir parduodantys jam savo paslaugas, kad būtų užtikrintas patikimas energetikos sistemos veikimas.
Vėjo ir saulės elektrinių elektrai gaminti nereikia brangaus, daug kur importuojamo kuro, elektra gaminama beveik neteršiant aplinkos, tokios energijos ištekliai yra neišsenkami. Tai svarbu visuomenei, ypač Lietuvai. Deja, šiuos svarius pranašumus kol kas ne visur įmanoma išnaudoti.
Lietuvoje, kaip ir daugelyje šalių, atsinaujinančių energijos išteklių (AEI) elektrinės yra visaip subsidijuojamos, o jų pagamintą energiją privaloma supirkti nustatytomis kainomis, paprastai didesnėmis nei rinkos kaina. Tokia prekyba iškraipo laisvos elektros rinkos sąlygas, pažeidžia tradicinių elektrinių konkurenciją su AEI elektrinėmis. Be to, dėl AEI elektrinių pagamintos elektros privalomo supirkimo didesnėmis nei rinkos kainomis vartotojams elektra pabrangsta.
Iš įvairių atsinaujinančių energijos išteklių rūšių pagaminta elektros energija. © Lietuvos energetikos institutas
Vėjo ir saulės elektrinių elektros gamyba priklauso nuo meteorologinių sąlygų ir negali būti gerai planuojama. Ji gana greitai kinta, o kartais išvis nutrūksta, kai nėra vėjo ar jis per daug stiprus, kai nešviečia saulė. Taigi elektros perdavimo sistemos operatorius, norėdamas užtikrinti patikimą energetikos sistemos veikimą, yrai priverstas aukcionuose daugiau pirkti reguliavimo ir galios rezervo paslaugų. Tačiau ne visos tradicinės elektrinės gali suteikti tinkamas paslaugas.
Galių paklausos ir pasiūlos pusiausvyrai palaikyti reikia tokių veikiančių agregatų ar viso jų parko (besisukančio galios rezervo), kurie gali reikiamu diapazonu taip greitai didinti ar mažinti savo kuriamą galią, kaip greitai kinta suminė sistemos apkrova. Dėl blogai nuspėjamo ir sistemos operatoriaus beveik nereguliuojamų vėjo bei saulės elektrinių galių augimo, padidėja ir reikiamos reguliavimo galios diapazonas. Kai jis viršija energetikos sistemos galimybes, nebegalima leisti statyti naujų vėjo ar saulės elektrinių, nes jos didina grėsmę, kad energetikos sistemos veiks nepatikimai. Todėl, norint turėti daugiau AEI elektrinių, reikia statyti naujas tradicines elektrines, kurios gali greitai keisti savo kuriamą galią taip, kad kompensuotų vėjo ar saulės elektrinių sukeliamą galių neatitikimą sistemoje.
Elektros perdavimo sistemos operatorius energetikos sistemos patikimą veikimą užtikrina pirkdamas daugiau reguliavimo ir galios rezervo paslaugų
Tokiems tikslams tinka dujų turbinų elektrinės. Jas galima gana greitai paleisti (kai kada greičiau nei per 15 minučių) ir dažnai stabdyti, jos gali greitai keisti savo kuriamą galią gana plačiu diapazonu. JAV skelbiama, kad jos daug kur populiarios ir avarinio (šalto, bet gana greito) galių rezervo rinkoje. Jų statyba yra greita ir nebrangi, o eksploatacija brangi, nes tokių elektrinių efektyvumas mažas ir joms reikia gana brangaus kuro.
Spartus AEI elektrinių daugėjimas mažina elektros perdavimo sistemos galimybes tinkamai valdyti energetikos sistemos veikimą. Statant daugiau dujų turbinų elektrinių, dujų ir garo kombinuoto ciklo elektrinių ar investuojant į didelių energijos saugyklų plėtrą, galima padidinti sistemos operatoriaus galimybes užtikrinti patikimą energetikos sistemos veikimą. Toks būdas galėtų išspręsti elektros perdavimo sistemos operatoriaus problemas, kurias sukelia AEI elektrinės, bet reikia didelių kapitalo investicijų, todėl jis nelaikomas perspektyviu.
Naudingesnis ir kai kur jau taikomas būdas – panaudoti elektros rinkos sudarytas vartotojų ekonomines iniciatyvas dalyvauti sprendžiant energetikos sistemų problemas, tarp jų ir atsiradusias dėl beveik nevaldomos ir blogai nuspėjamos AEI elektrinių elektros gamybos augimo.
Iršingo elektrinė Foburge prie Dunojaus (Vokietija). Viena galingiausių ir efektyviausių dujų turbinų „Siemens SGT5-8000H“: jos galingumas – 375 MW bei 570 MW kombinuotame cikle, o naudingumas, įskaitant kombinuotą ciklą, siekia 61 procentą. © Siemens nuotr.
Janne’as Laine’as iš „Energiakolmio Oy“ (Suomija) nurodo, kad elektros vartojimo lankstumas visose rinkose gali duoti naudos. Daugeliu atvejų tam reikia investicijų ir pakeisti veikimo metodus.
„NordPool Elspot“ rinkoje valandines elektros kainas nulemia brangiausio reikiamo elektros gamintojo nustatyta kaina. Kai elektros paklausa nelanksti, elektros vartojimas praktiškai lieka toks pat, nesvarbu, kokia yra elektros kaina. Jei, pavyzdžiui, 100 MW elektros paklausa būtų valdoma, daugeliu atvejų didelės momentinės elektros kainos galėtų būti sumažintos. Deja, kaip pabrėžia J. Laine’as, dabar nėra veiksmingo ekonominio pagrindo, kuris pramonės vartotojus paskatintų taip pakeisti savo vartojimo procesus, kad būtų atsižvelgta į kintančią elektros kainą. Kiekvienas vartotojas, turintis galimybę aukštų kainų valandomis sumažinti elektros vartojimą ar jį nukelti į palankesnių kainų laiką, gali tuo pasinaudoti.
„Energiakolmio Oy“ veikla apima energijos pirkimo, pardavimo ir veiksmingo vartojimo paslaugas. Be to, bendrovė Skandinavijos rinkoje teikia ir balansavimo paslaugą. Įmonės klientai automatiškai gali valdyti elektros vartojimą, o bendrovė valdo vartojimą, nesusijusį su balansavimu.
Balansavimo rinkoje mažiausia pasiūla yra 10 MW, todėl smulkieji vartotojai čia negali pasinaudoti savo vartojimo valdymo galimybėmis. „Energiakolmio Oy“ vykdo bandomąjį projektą, kuriame smulkieji vartotojai anonimiškai sujungiami, o balansavimo rinkoje teikiami pasiūlymai kaip vienos įmonės.
Bendrovės klientais gali būti ir didieji vartotojai, kurių vartojimas gali būti lankstus ir valdomas. Toks vartotojas informuoja bendrovę, koks lankstus gali būti jo elektros vartojimas. Bendrovė pagal vartotojo galimybes pirmiausia teikia siūlymą „Elspot“ (prieš dieną), paskui „Elbas“ (prieš valandą) ir pagaliau balansavimo rinkose. Kai pasiūlymas priimamas „Elspot“ rinkoje, elektros vartotojas informaciją gauna prieš parą. Per tą laiką jis gali nuspręsti, kokie jo agregatai kuriuo paros metu turi dirbti arba ne.
„Elbas“ rinkoje vartotojas turi valandą reaguoti į pasiūlymo sėkmę, o balansavimo rinkoje jo vartojimo valdymo galimybės turi būti nustatytos per 15 minučių. „Energiakolmio Oy“ klientams nereikia rūpintis savo elektros vartojimo valdymu, nes tai atlieka bendrovės operatoriai, kurie visą parą valdo klientų vartojimą per jų vietinį valdymo pultą arba tiesiogiai nuotolinio valdymo priemonėmis.
„Energiakolmio Oy“ taip pat dalyvauja Suomijos elektros perdavimo sistemos operatoriaus „Fingrid“ bandomajame projekte, kuriame nagrinėjama, kaip panaudoti rezervinių elektrinių potencialą elektros vartojimo valdymo rinkose.
Naujausia Suomijos elektros perdavimo sistemos operatoriaus „Fingrid“ rezervinė elektrinė Forsoje. Elektrinės galia – 318 MW. Elektrinė naudojama papildomai elektrai tiekti, esant elektros tiekimo sutrikimų tinkle, ir gali būti paleista nuotoliniu būdu iš centrinio valdymo pulto Helsinkyje per 15 minučių. EsaL-74 (CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons) nuotr.
JAV AIChE (American Institute of Chemical Engineers) žurnalo specialiame numeryje CEO 2014 August (www.aiche.org/cep) pateikiama, kokią naudą cheminių procesų pramonė gali gauti naudodama savo elektros vartojimo galimybes, dalyvaudama šiuolaikinės išmaniosios energetikos sistemos veikloje. Vartojimo reguliavimas reaguojant į elektros kainas leidžia sumažinti vartotojo eksploatacijos išlaidas elektrai. Jei gamyba gali dalyvauti reguliavimo galios rinkoje ar avarinio rezervo rinkoje – tai jai atneša papildomas pajamas.
Be tiesioginės naudos, didelių chemijos procesų įmonių vartojimo valdymas neša ir netiesioginę naudą, nes tai elektros gamybos bendrovėms leidžia atidėti dideles investicijas naujų pajėgumų statybai, reikalingų pikinei ar reguliavimo galiai padengti. Nors tos sąnaudos yra elektros gamintojų, bet jas per elektros kainas padengia vartotojai. Didesnis pramonės vartotojų elektros vartojimo valdymas kartu yra ir didesnis indėlis į teigiamą poveikį klimato kaitai – didesnę dalį elektros gamyboje gali sudaryti AEI elektrinės, o tradicinės šiluminės elektrinės gali veikti veiksmingiau, nes naudojant šiuolaikines išmaniąsias informacines technologijas chemijos pramonės vartotojai gali greičiau reaguoti į paklausos pokyčius nei tradicinės elektrinės. Taip mažinamos emisijos į aplinką.
Visa tai galima pasiekti, kai supratingai bendradarbiauja ir derina savo interesus AEI verslininkai, elektros perdavimo sistemos operatorius bei elektros vartotojai.
