Rok s 'Chytrou energií' - velké dobrodružství

Počáteční podmínky pro vstup do dalších měsíců
- Použity jsou stejné parametry jako v minulém článku Příběh Chytré energie.
- Reálně by ES v lednu zkolabovala, ale my budeme pokračovat v simulačním běhu, abychom mohli sledovat chování ES.
- Regulace předpokládá import regulačního výkonu, t.zn. takového, který může být dodán podle potřeby udržení rovnováhy v síti bez ohledu na přetížení sítě
- Regulace předpokládá export regulačního výkonu,t.zn. takového přebytku, který může být vyexportován podle potřeby udržení rovnováhy v síti.
- Zkratky energetických veličin budou použity jako v předchozím článku.

Po měsících krok za krokem
K dispozici máme hodinový průběh stavu ES celého roku v rolovacím grafu, pro naše účely budeme vybírat pouze charakteristické události a průběh regulačních údajů. Časový průběh můžeme sledovat proto, že máme dispozici externí regulační výkon kladný i záporný a je tolerováno překračování zatížení sítě i v případě, že v reálu by ES zkolabovala.

-Leden, popsaný v předchozím článku proběhl ve znamení zkolabovaných PVE pro nedostatek výkonu přes 4 sluneční dny k naplnění, vyčerpání všech vnitřních regulačních zdrojů (PPE+Smart Grid), regulaci převzal import, export byl nulový. Energie z FV 114 GWh.
- Únor – do února vstupujeme s prázdnými PVE, se zatížením 6990 Mw s vnitřní regulací 981 MW a 1127 MW importu. Ve čtvrtek 1. týden svítilo slunce 4 hodiny, import poklesl na nulu, v 17 hod. po západu nefoukal vítr import stoupl na 3383 MW. V pátek částečně svítilo slunce, špičkový výkon byl 4133 MW. V sobotu a v neděli se snížením odběru snížil import na hodnotu kolem 150 MW, v pondělí 2. týden ráno se zvýšil na hodnotu přes 2000 MW. Ve středu poprvé svítilo slunce se špičkovým výkonem 5500 MW v poledne, poprvé došlo ke krátkodobému přebytku k exportu a začaly se plnit PVE, ale jen na 9%, po západu se hned vyčerpaly. 3. a 4 týden proběhl obdobně. Výkon z FV se proti lednu výšil na 404 GWh, VTE 697 Mwh, čerpání PVE se 4× spustilo s načerpáním max 30%. Import 954 GWh, export 27 GWh.
- Březen - vstup do března byl opět s prázdnými PVE, pracovní dny probíhaly obdobně jak bylo popsáno. PVE už se stačila krátkodobě naplnit na 68% zejména při souběhu VTE a FV, ale zároveň došlo k okamžitému přebytku, k naplnění vnitřní akumulace a došlo k exportu s max. výkonem 6494 MW, což už je závažné překročení zatížení. Díky zvýšenému slunečnímu svitu FV vygenerovala 961 Gwh, VTE 795 GWh energie, biomasa měla dostatek zásob z předcházejícího roku, pracovala s malými výkyvy stabilně, vyprodukovala 1978 MWh energie. Import se snížil na 619 Gwh, ale zvýšil se export na 271 GWh
- duben opět začal s prázdnými PVE, ale při větším slunečním svitu došlo krátkodobě k naplnění PVE na 100%, došlo k střídavému a čerpání a vyprazdňování PVE, ale nikoliv v nočních hodinách, jak k tomu dochází v dnešní ES, ale v rytmu slunečního svitu poměr čerpání a produkce PVDE dosáhl 75%, čili když nesvítilo slunce PVE byly prázdné. FV vyprodukovala 1050 Gwh, VTE 620 GWh.
- květen – vstup začal s 25% naplněnými PVE a vzhledem k zvýšenému slunečnímu svitu docházelo k častějšímu čerpání. Hlavním činitelem regulace byl Import 164 GWh a zvýšený export 1184 GWh následkem silného nárustu slunečního svitu na 1968 GWh. Vnitří regulace kladná vyprodukovala 201 Gwh a záporná -219 Gwh.
- červen započal s 36% naplněním PVE, čerpání probíhalo často, ale nepravidelně podle slunečního svitu a VTE. Vnitřní regulace + - byla na úrovní předchozího měsíce, import se opět snížil na 113 Gwh, export se zvýšil na 1184 Gwh. Největším problémem bylo dosažení maximálního exportního výkonu 11334 MW, což vysoce překročilo kapacitu přenosového vedení. FV vyprodukovala 1999 GWh, VTE 676 GWh.
-červenec započal s načerpanými PVE na 32%. Poklesla vnitřní záloha na 96 GWh a import na 48 GWh, stoupla záporná na -278 GWh a export na 1312 GWh s dalším zvýšení max. Výkonu exportu na 11475 GWh.
- srpen FV poklesla na 1479 GWh, takže stoupla + záloha PPE na 123 GWh a import na 54 GWh - záloha stoupla na -216 GWh a export klesl na -879 GWh.
- září začínal v sobotu s prázdnou PVE a už se to začíná obracet. FV poklesla na 1142 GWh, + záloha stoupla na 233 GWh, -záloha klesla 147 GWh, import stoupl na 169 GWh, a export klesl na -479 GWh.
-říjen, v říjnu už se to zlomilo. FV klesla na 668 GWh, se sníženou produkcí zdrojů klesla i produkce/čerpání PVE na 140/-185 GWh, záloha + stoupla na 469 GWh, záloha – klesla na -92 GWh. Import stoupl na 463 GWh, export klesl na -152 GWh.
- listopad pro nedostatek výkonu zdrojů je provoz PVE ochromen, produkce/spotřeba 18/-24 GWh. Záloha + 663 GWh, záloha - (-)4 GWh. Import stoupl na 1126 GWh, export 0 což už se blíží hodnotám v měsíci lednu.
- prosinec - provoz PVE se úplně rozpadl, pro nedostatek vlastní energie se PVE vůbec nenaplnily. Rovnováhu v síti reguluje + záloha 705 GWh, - záloha 0 GWh a import 705 GWh export 0 Gwh.

Zhodnocení celoročního provozu
Jak je patrno z Grafu1, dominantními zdroji jsou Biom FV a VTE.
- Celková roční produkce Biom je kolem 25000 Gwh. U Biom se předpokládá vyrovnané zásobování po celý rok, měsíční produkce se pohybuje kolem 2000 Gwh. Biom není zahrnuta do procesu regulace, protože na regulační zdroje jsou kladeny velké nároky na spolehlivost a ovladatelnost a to velké množství malých zdrojů nesplňuje. Dále při regulaci by došlo neustálým snižováním a zvyšováním výkonu k celkovému snížení produkce až o 50%.
- U FV jsou patrna 2 hlediska:
Hledisko produkce:

Produkce: FV celkem vyprodukovala 12000 Gwh z toho v měsících 1,2,3 a 10,11,12 2400 Gwh, denní doba svitu 8 – 12 hodin a v letních měsících 9600 Gwh, denní doba svitu 12 – 16 hodin Viz Graf1. Z toho plyne, že v prvních a posledních měsících musí být energie čerpána ze záloh a z importu, což klade velké nároky na přenosovou soustavu.
Výkon: FV v našem systému je výkon velmi proměnlivý, špičkový výkon až 12000 MW, což až dvojnásobně překračuje požadovaný výkon v síti, který musí být regulován regulačním výkonem kladným i záporným. Denní chod slunečního svitu probíhá od 0 MW až do špičkových 12000 MW, v tomto rozsahu musí být k dispozici regulační výkon. Viz Graf3 a Graf 4.
VTE vyprodukovaly energii celkem 8530 Gwh mají měsíční produkci celkem vyrovnanou, problémem je proměnlivý okamžitý výkon, který při souběhu s FV může způsobit značnou zátěž regulace.
VE, MVE, Biop mají vyrovnanou produkci a tvoří kolem 10% zdrojů.
PPE produkovala energii podle potřeb regulace.

Grafy

Graf1:

Měsíční průběh produkce zdrojů

Graf 2:

Regulace zahrnuje PVE, PPE+Smart Grid, Import, Export. Regulace + od 1. do 7. měsíce klesá s postupným zvyšováním produkce FV. Současně se vzrůstem produkce FV dochází při špičkových výkonech k okamžitým přebytkům a dochází k plnění záloh a k exportu. Od 7. měsíce slunce ubývá a export klesá, pro nedostatek zdrojů stoupá Import.
Z Grafu 1 a 2 je patrná korelace mezi slunečním svitem a regulací. Ostatní zdroje průběh regulace mírně ovlivňují, ale nemají rozhodující vliv. Je možné provést rozbor vlivu ostatních zdrojů na rovnováhu sítě, ale to není předmětem tohoto článku.

V minulém článku jsme uvedli okamžitý výkon zdrojů při maximálním importu, dnes uvedeme
Okamžitý výkon zdrojů při maximálním exportu.

Oba grafy zobrazují okamžitý výkon ze dne 18.července.
Graf 3

Závěr
- Z uvedeného popisu vyplývá, že bez stálého zdroje elektrické energie alespoň ze 70 % ES není schopná provozu.
- Zcela fatální potřebou pro ES jsou spolehlivé regulační a zálohové zdroje v rozsahu zbývajících 30 % neregulovatelných zdrojů, které musí fungovat v každém okamžiku po celý rok. Bez stálého zdroje není šance na regulaci.
- V ES podle uvedené studie 'Chytrá energie' dochází k fatálnímu překračování obchodních i fyzických přeshraničních přenosových kapacit, vedoucích ke kolapsu.
- V návrhu ES bylo použito k regulaci Chytrá síť Smart Grid za předpokladu, že budou schopny regulovat a akumulovat elektrickou energii.
- Závěrem lze konstatovat, že takto navržená elektrizační soustava by byla v kolapsu od prvního dne roku.

Poznámka autora: Znovu se omlouvám za přemíru technických informací, ale jinak nebylo možno takto navržený elektrizační systém popsat, aby reflektoval realitu. Byl bych rád, kdyby si toto hodnocení přečetli i autoři projektu, rád bych přijal jakékoliv připomínky nebo dotazy v seriózní diskuzi. Je možné odsimulovat jakoukoliv jinou variantu.