Industrie

Niet zo eenvoudig: de kosten berekenen om hernieuwbare energie in het net te integreren

Niet zo eenvoudig: de kosten berekenen om hernieuwbare energie in het net te integreren

De National Renewable Energy Laboratory (NREL) Energy Systems Integration Facility (ESIF) in aanbouw. Dit is een R & D-faciliteit voor systeemintegratie op megawatt-schaal bij NREL [Bron afbeelding: Dennis Schroeder / NREL]

Het berekenen van de kosten voor de integratie van duurzame elektriciteit in het net is niet eenvoudig, omdat er verschillende complicerende factoren zijn. Dit is echter niet alleen een kwestie die beperkt is tot hernieuwbare energiebronnen, aangezien bijna alle opwekkingstechnologieën kosten met zich meebrengen wanneer ze aan het transmissiesysteem worden toegevoegd. Dit geldt met name voor grote generatoren, die extra noodreserve-eisen nodig hebben om te waken tegen plotselinge uitval. De opgelegde kosten worden verdeeld over alle generatietechnologieën en dat betekent op hun beurt dat de technologieën die het probleem veroorzaken effectief worden gesubsidieerd door de kleinere generatoren. De grondgedachte die hier wordt gehanteerd, is dat de grotere generatoren en de toegenomen reserves voor onvoorziene uitgaven het hele systeem ten goede komen

De afgelopen jaren zijn de kosten van opwekking uit hernieuwbare energietechnologieën, zoals zonne-energie en wind, zodanig gedaald dat de genivelleerde elektriciteitskosten (LCOE) voor beide technologieën nu in veel landen lager zijn dan die van conventionele fossiele brandstoffen en kernenergie. delen van de wereld.

Wind- en zonne-energie zijn echter voorbeelden van hernieuwbare technologieën die ze niet op aanvraag kunnen leveren vanwege het intermitterende probleem. Dit betekent dat de belangrijkste kosten voortvloeien uit de inzet van extra stroomsystemen die stroom in reserve leveren.

Een verdere complicatie is dat wind- en zonne-energiecentrales in afgelegen gebieden staan, weg van waar de vraag het grootst is. Dit betekent dat een nieuwe netwerkinfrastructuur nodig zal zijn om duurzame energie effectief te integreren in wereldwijde energiesystemen. De mogelijke kosten hiervan zijn fel bediscussieerd, grotendeels afhankelijk van het specifieke energiesysteem en de methodologie.

[Afbeeldingsbron: Wikimedia Commons]

Een publicatie van twee pagina's geproduceerd door NREL merkt op:

“Hoewel een aantal onderzoeken de integratiekosten heeft ingeschat, is het een uitdaging om ze correct te berekenen, omdat het moeilijk is om nauwkeurig een basisscenario te ontwikkelen zonder variabele opwekking (VG) dat de energiewaarde goed in rekening brengt. Het is ook moeilijk om de kosten op de juiste manier toe te wijzen gezien de complexe, niet-lineaire interacties tussen resources en belastingen. "

Integratiekosten bestaan ​​uit netkosten, balanceringskosten en de kosteneffecten op conventionele centrales (het ‘utilisatie-effect). Netkosten omvatten de kosten om elektriciteit van de plaats waar deze wordt opgewekt, naar de plaats te brengen waar deze nodig is. Balanceringskosten zijn kosten die de verschillen tussen voorspeld vermogen en werkelijke productie compenseren. De kosten van interactie tussen hernieuwbare energiebronnen en andere energiecentrales omvatten de specifieke productiekosten van die centrales vanwege de vermindering van hun vollasturen. Deze kosten ontstaan ​​wanneer een nieuwe energiecentrale aan een elektriciteitssysteem wordt toegevoegd, maar de integratiekosten voor wind en zon zijn anders dan die van 'basislast'-centrales.

De grootste discussie over integratie betreft de kosten die verband houden met de interactie tussen nieuwe duurzame stroom en bestaande conventionele stroom. Zo'n discussie omvat de berekening van het ‘gebruikseffect’, waarbij sommige fabrieken worden gemoderniseerd terwijl het gebruik van andere wordt verminderd. Een verminderd gebruik van deze installaties verhoogt op zijn beurt hun specifieke opwekkingskosten.

Een rapport van Agora-energiewende beveelt de berekening van de totale kosten van het energiesysteem aan, met en zonder opwekking van wind en zonne-energie, om een ​​aantal verschillende opwekkingsbronnen te vergelijken. Dit is ook iets dat het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) erkent.

Een van de Red B Racetrack-schakelborden bij NREL's Energy Systems Integration Facility (ESIF) [Bron afbeelding: Dennis Schroeder - NREL]

Er zijn nu analysetechnieken die de werking van het energiesysteem effectief kunnen simuleren met tijdgesynchroniseerde belasting en gegevens voor wind en zon. Sommige van deze modellen werken met uurlijkse (of kortere) tijdsperioden in de loop van een jaar of meer. Dit betekent dat ze fouten van wind, zon en belasting kunnen voorspellen en ook het vermogen en het verbruik kunnen berekenen. Dit betekent dat de totale systeemkosten nauwkeurig kunnen worden berekend onder een reeks van wisselende omstandigheden, waarbij de kostenverschillen doorgaans worden gedomineerd door de besparing op brandstofkosten door hernieuwbare energiebronnen.

Niettemin blijft het moeilijk om een ​​‘integratiekost’ te berekenen die rekening houdt met de extra kosten die worden gemaakt als gevolg van de variabiliteit van wind en zon. Dit komt door de complexe interacties tussen componenten van het energiesysteem, waardoor vragen rijzen over de vraag of integratiekostencomponenten al dan niet kunnen worden ontward. Deze complexiteit vloeit voort uit het probleem van het vaststellen van de voorwaarden die moeten worden vergeleken en de interacties tussen opwekkingsbronnen, vooral gezien het feit dat de integratiekosten van wind en zon niet rechtstreeks kunnen worden gemeten.

Voorbeelden van veelvoorkomende rekenfouten die worden gemaakt tijdens integratiestudies zijn:

  • Dubbeltelling - Dit is meestal het gevolg van het niet in aanmerking nemen van aggregatievoordelen of van hetzelfde niveau van variabiliteit over meerdere generatiebronnen.
  • Poging om het genereren van variabelen te balanceren, los van de belasting
  • Het schalen van de output van variabele generatoren om de verwachte output van een grotere vloot weer te geven, waardoor de mate van variabiliteit door wind en mogelijk ook door zonne-energie wordt overschat.

ZIE OOK: NETMODERNISERING VOOR HERNIEUWBARE ENERGIE

De huidige integratieanalyse voor wind en zonne-energie maakt gebruik van dezelfde door de beveiliging beperkte eenheidsbetrokkenheid en economische dispatchsoftware die wordt gebruikt om het huidige energiesysteem te laten werken. Modellen die betrokken zijn bij numerieke weersvoorspelling, bewolking en andere weermodelleringstechnologie worden gebruikt om wind- en zonnetijdreeksgegevens te genereren die in de tijd kunnen worden gesynchroniseerd met belastingsgegevens. De modellering wordt uitgevoerd over een periode van meerdere jaren met een resolutie van 10 minuten of zelfs sneller en wind- en zonnevoorspellingen zijn inbegrepen. Een basisscenario dat variabele opwekking uitsluit, kan worden vergeleken met verschillende casestudies met een hoge penetratie van variabele opwekking om de impact van wind en zonne-energie op brandstof- en bedrijfskosten, reservevereisten en de werking van conventionele opwekkingstechnologieën te beoordelen. Dit betekent dat de totale systeemkosten met en zonder variabele opwekking nu redelijk betrouwbaar kunnen worden berekend.

Bovendien bieden technologieën voor variabele hernieuwbare energie diversiteit, prijsstabiliteit, energiezekerheid en tal van milieuvoordelen. Al deze factoren bieden voordelen voor alle gebruikers van het energiesysteem, wat betekent dat de integratiekosten mogelijk breed kunnen worden gedeeld.

Andere maatregelen die kunnen worden genomen, zijn onder meer een betere coördinatie tussen naburige netbeheerders, een grotere geografische diversiteit van wind- en zonne-installaties, transmissieversterking en oplossingen aan de vraagzijde, zoals vraagrespons en prijsstelling voor de gebruikstijd. Gezien dergelijke maatregelen in een literatuuronderzoek uitgevoerd in augustus 2015, ontdekte Synapse dat wind en zon kunnen worden geïntegreerd voor ongeveer $ 5 (£ 3,41) per MWh.


Bekijk de video: Tegenlicht Kort: Breekt duurzame energie definitief door? (Juli- 2021).