Ešte pred pár rokmi bola najväčšou výzvou zelenej energetiky cena solárnych panelov. Výrobcovia bojovali o každý percentuálny bod účinnosti a investori riešili, či sa im fotovoltika vôbec oplatí. Dnes je situácia úplne iná. Panely sú lacnejšie ako kedykoľvek predtým a ich výkon neustále rastie. Paradoxne sa však ukazuje, že práve teraz naráža rozmach fotovoltiky na svoj najväčší problém.

Nie sú ním samotné panely. Ani technológia. Najväčšou prekážkou sa stáva elektrická sieť, nedostatok veľkých úložísk energie a schopnosť celej sústavy reagovať na prudké výkyvy výroby. Inými slovami: postavili sme tisíce nových elektrární, no zabudli sme pripraviť infraštruktúru, ktorá by ich dokázala efektívne využívať.

Elektrická sieť vznikla pre úplne iný svet

Moderná distribučná sústava bola navrhnutá ešte v minulom storočí. Jej princíp bol jednoduchý. Niekoľko veľkých elektrární vyrábalo elektrinu, ktorá jedným smerom putovala cez prenosovú a distribučnú sieť až ku konečným odberateľom. Fotovoltika tento model obrátila naruby.

Dnes už elektrinu nevyrábajú iba veľké elektrárne. Produkujú ju desaťtisíce rodinných domov, firiem či priemyselných hál. V slnečných hodinách tak namiesto odberu často posielajú energiu späť do siete.

Práve tu vzniká problém. Mnohé miestne trafostanice ani vedenia neboli dimenzované na obojsmerný tok elektriny. Ak sa v jednej lokalite nachádza priveľa fotovoltických elektrární, napätie v sieti môže prekročiť povolené limity. Distribučné spoločnosti preto čoraz častejšie odmietajú pripájať nové zdroje alebo stanovujú prísnejšie technické podmienky.

Aj na Slovensku sa objavujú regióny, kde je kapacita siete prakticky vyčerpaná. Investori do väčších fotovoltických elektrární sa stretávajú s tým, že pripojenie nie je možné alebo musia čakať na modernizáciu infraštruktúry. To je výrazná zmena oproti minulosti. Kedysi bolo najťažšie elektrinu vyrobiť. Dnes je často náročnejšie dostať ju tam, kde je potrebná.

Keď svieti slnko, elektriny je zrazu priveľa

Fotovoltika má ešte jednu paradoxnú vlastnosť, ktorú nemožno ignorovať. Vyrába najviac práve v čase, keď býva spotreba elektriny relatívne nízka. Okolo obeda sú mnohé domácnosti prázdne, časť priemyslu si pokrýva vlastnú spotrebu a tisíce solárnych elektrární dodávajú energiu súčasne.

Výsledkom je jav známy ako „kačacia krivka“. Produkcia elektriny prudko rastie počas dňa, no večer, keď sa ľudia vracajú domov a zapínajú spotrebiče, fotovoltika prakticky prestáva vyrábať. Spotreba pritom prudko stúpa. Energetická sústava tak musí počas niekoľkých hodín zvládnuť obrovský skok medzi prebytkom a nedostatkom elektriny.

Unsplash

V niektorých európskych krajinách už tento jav spôsobuje aj záporné ceny elektriny na krátkodobých burzách. Bežne ich zažíva Česko, Nemecko a už aj slovenský krátkodobý trh organizovaný OKTE. Počas slnečných dní vzniká taký veľký prebytok výroby, že producenti sú ochotní platiť za odber elektriny len preto, aby nemuseli odstavovať svoje zdroje.

Na prvý pohľad to znie absurdne. V skutočnosti však ide o dôsledok systému, ktorý nedokáže energiu efektívne uskladniť alebo presunúť tam, kde je práve potrebná.

Domáce batérie problém nevyriešia

Mnohí majitelia fotovoltiky preto investujú do domácich batérií. Tie dokážu uchovať časť energie vyrobenej počas dňa a využiť ju večer. Pre jednu domácnosť ide o veľmi rozumné riešenie. Na úrovni celej krajiny však ide len o malý diel skladačky. Bežná batéria s kapacitou približne 10 kWh dokáže pokryť večernú spotrebu jednej rodiny. Nedokáže však vyriešiť situáciu, keď celé Slovensko vyrába počas leta výrazne viac elektriny ako v zime alebo keď treba stabilizovať výkon veľkých priemyselných oblastí.

Energetici preto čoraz viac hovoria o potrebe veľkokapacitných batériových úložísk označovaných skratkou BESS (Battery Energy Storage System). Takéto zariadenia dokážu ukladať energiu v stovkách megawatthodín a následne ju uvoľniť počas špičky.

Podobnú úlohu zohrávajú aj prečerpávacie vodné elektrárne. Slovensko má v tomto smere významný potenciál vďaka elektrárni Čierny Váh, ktorej energetický potenciál sme rozoberali v samostatnom článku, no samotné prečerpávacie elektrárne nedokážu pokryť rastúce množstvo obnoviteľných zdrojov. Výstavba nových veľkých úložísk pritom naráža na vysoké investičné náklady aj zložité povoľovacie procesy.

TASR - Oliver Ondráš

Budúcnosť nebude patriť tomu, kto vyrobí najviac

Energetika sa preto postupne mení na softvérový problém. V minulosti rozhodoval výkon elektrární. Dnes čoraz viac záleží na tom, kto dokáže výrobu a spotrebu riadiť v reálnom čase. Do popredia sa dostávajú inteligentné siete označované ako Smart Grid.

Ich úlohou je priebežne sledovať výrobu aj spotrebu a okamžite reagovať na zmeny. Pomáhajú im inteligentné elektromery, automatizované riadiace systémy či algoritmy umelej inteligencie.

Veľký význam získavajú aj takzvané virtuálne elektrárne (Virtual Power Plant, VPP). Nejde o klasické elektrárne, ale o softvér, ktorý dokáže spojiť tisíce domácich fotovoltických systémov, batérií či nabíjačiek elektromobilov do jedného veľkého celku.

Ak sieť potrebuje zvýšiť výkon, systém môže na diaľku aktivovať batérie. Ak je elektriny priveľa, naopak obmedzí výrobu vybraných zariadení alebo podporí nabíjanie elektromobilov.

Zmeniť sa môže aj spôsob, akým budeme elektrinu nakupovať. Fixné tarify postupne dopĺňajú dynamické ceny, ktoré sa menia podľa aktuálnej situácie na trhu. Nabíjanie elektromobilu, pranie či ohrev vody sa tak bude čoraz viac oplácať presunúť na čas, keď je elektriny dostatok a jej cena klesá.

Panely už nie sú problém. Drôty, batérie a softvér áno

Fotovoltika sa za poslednú dekádu posunula oveľa ďalej, než mnohí očakávali. Cena panelov prudko klesla, ich výkon vzrástol a inštalácie pribúdajú rekordným tempom.

Práve tento úspech však odhalil nový problém. Energetická transformácia už nestojí na tom, koľko panelov dokážeme vyrobiť. Rozhodovať bude kvalita elektrických sietí, dostupnosť veľkých batériových úložísk a schopnosť inteligentne riadiť výrobu aj spotrebu.

Ak budeme investovať iba do nových fotovoltických elektrární, no zanedbáme modernizáciu infraštruktúry, budeme vyrábať čoraz viac elektriny práve vtedy, keď ju nebude mať kto spotrebovať. A to je paradox, ktorý môže ďalší rozvoj zelenej energetiky brzdiť oveľa viac než samotné solárne panely.

Čítajte viac z kategórie: Novinky