Energetyka wiatrowa jako główna konkurencja dla fotowoltaiki i wynikające stąd problemy związane z koniecznością zbilansowania mocy w systemie elektroenergetycznym

• Authors: Zbigniew Handzel , Mirosław Gajer

Title variants

EN

Wind power as a major competitor to photovoltaics and the resulting problems associated with the need to balance capacity in the electricity system

Abstracts

EN

Poland is currently witnessing a very rapid increase in the share of renewable sources in electricity production. Photovoltaics is definitely in the forefront here, but an equally strong development is predicted for wind energy in the future, which is linked to the planned construction of numerous wind farms in the waters of the Baltic Sea. Such a rapid increase in the installed capacity of both photovoltaic and wind power plants will inevitably result in these two sources of renewable energy becoming increasingly competitive with each other. Our country’s existing electricity system has very limited capacity to accommodate the larger surpluses of power generated from renewable sources. This is due not only to the underdevelopment of the extra-high voltage electricity transmission grid caused by the past, but also to the fact that the country’s electricity sector is based predominantly on coal- and lignite-fired power units, which have limited capacity to reduce their output when there is a significant supply of electricity from renewable sources. Our country also lacks sufficient pumped storage capacity to store surplus energy produced from renewable sources. Increased export of electricity to neighbouring countries is also highly questionable, as our western neighbour is also investing heavily in renewable energy sources, including photovoltaics, and we will therefore be forced to compete with them on price in the future (forced export of electricity to neighbouring countries virtually for free). The only type of power plants based on the combustion of fossil fuels are those with gas turbines, which can be put into full operation after only a few tens of minutes and can be taken out of service again just as quickly. However, in this case, the provision of the required quantities of cold gas for their operation has become highly problematic in recent times. It seems equally debatable in the context under consideration to invest in nuclear power in our country, as nuclear power plants do not in principle have the possibility of any regulation of the power generated, or if they do, it is within a relatively small range, and it is also a very slow process. As a result, they are not suitable for cooperation with renewable energy sources such as photovoltaics and wind power plants, where it is normal for very large and relatively rapid changes in the value of the generated power to occur. To sum up the current situation in the Polish power sector, it is regrettable to note that there is a distinct lack of any long-term and coherent plan for the development of this industry, which is so important for the economy as a whole, and the actions and initiatives undertaken in this area are rather haphazard, if not downright chaotic.

PL

Obecnie w Polsce obserwujemy bardzo szybki wzrost udziału źródeł odnawialnych w produkcji energii elektrycznej. Zdecydowanie na pierwszy plan wysuwa się tutaj fotowoltaika, ale równie silny rozwój przewidywany jest w przyszłości dla energetyki wiatrowej, co związane jest z planowaną budową licznych farm wiatrowych na wodach Morza Bałtyckiego. Tak szybkie zwiększanie wartości mocy zainstalowanej zarówno w elektrowniach fotowoltaicznych, jak i w siłowniach wiatrowych powodować będzie w nieuchronny sposób, że oba wymienione źródła energii odnawialnej stawać się będą systematycznie coraz to większą wzajemną konkurencją. Istniejący w naszym kraju system elektroenergetyczny ma bardzo ograniczone możliwości, jeżeli chodzi o zdolności do przyjęcia większych nadwyżek mocy generowanej ze źródeł odnawialnych. Taki stan rzeczy spowodowany jest nie tylko dawnymi zaszłościami związanymi z niedorozwojem elektroenergetycznych sieci przesyłowych najwyższych napięć, ale również tym, że krajowa elektroenergetyka oparta jest w zdecydowanej mierze na wykorzystaniu bloków energetycznych opalanych węglem kamiennym lub brunatnym, które posiadają ograniczone możliwości obniżenia swej mocy w sytuacji wystąpienia znacznej podaży energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W naszym kraju nie posiadamy także dostatecznej mocy zainstalowanej w elektrowniach szczytowo-pompowych, które umożliwiłyby gromadzenie nadwyżek energii wyprodukowanej ze źródeł odnawialnych. Większy eksport energii elektrycznej do krajów ościennych także stoi pod dużym znakiem zapytania, ponieważ nasz zachodni sąsiad również bardzo mocno inwestuje w odnawialne źródła energii, w tym w fotowoltaikę, w związku z czym będziemy zmuszeni w przyszłości konkurować z nim cenowo (wymuszony eksport energii elektrycznej do krajów sąsiednich praktycznie za darmo). Jedynym typem elektrowni opartych na spalaniu paliw kopalnych są elektrownie z turbinami gazowymi, które mogą zostać uruchomione z pełną mocą już po kilkudziesięciu minutach i równie szybko mogą zostać odstawione ponownie z ruchu. Jednak w tym przypadku zapewnianie potrzebnych do ich funkcjonowania odpowiednich ilości gazu zimnego w ostatnich czasach stało się wysoce problematyczne. Równie dyskusyjne wydaje się w rozważanym kontekście inwestowanie w naszym kraju w energetykę jądrową, ponieważ elektrownie atomowe w zasadzie nie mają w ogóle możliwości jakiejkolwiek regulacji generowanej mocy, a jeśli już, to w stosunkowo niewielkim przedziale ponadto jest to proces bardzo powolny. W związku z tym słabo nadają się do współpracy z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak fotowoltaika i siłownie wiatrowe, gdzie normalnym zjawiskiem jest występowanie bardzo dużych i stosunkowo szybkich zmian wartości generowanej mocy. Podsumowując panującą obecnie w polskiej elektroenergetyce sytuację, należy z przykrością stwierdzić, że w wyraźny sposób brakuje tutaj jakiegoś dalekosiężnego i spójnego planu rozwoju tej jakże ważnej dla całości gospodarki branży, a podejmowane w tej materii działania i inicjatywy przejawiają raczej charakter przypadkowy, żeby wręcz nie powiedzieć, że całkowicie chaotyczny.

Keywords

PL

energetyka wiatrowa; ogniwa fotowoltaiczne; współpraca z systemem elektroenergetycznym; bilans mocy

EN

wind energy; photovoltaic cells; cooperation with the power system; power balance

• Publisher: Wyższa Szkoła Ekonomii i Informatyki w Krakowie
• Journal: Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Ekonomii i Informatyki w Krakowie
• Year: 2023
• Issue: 19
• Pages: 135-161

Dates

published

2023

Contributors

author

Zbigniew Handzel

• Wyższa Szkoła Ekonomii i Informatyki w Krakowie

• https://orcid.org/0000000314706592

author

Mirosław Gajer

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000000335329482

reviewer

Witold Byrski

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000000209526557

reviewer

Tadeusz Grabiński

• Krakowska Akademia im. Frycza Modrzewskiego w Krakowie

• https://orcid.org/0000000284550119

reviewer

Zbigniew Luty

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

• https://orcid.org/0000000302798872

References

• Chmielniak T., Technologie energetyczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
• Elzbieciak T., Wodne elektrownie szczytowe mogą wrócić z wielką pompą, https://wysokienapiecie.pl/67151-wodne-elektrownie-szczytowe-moga-wrocic-z-wielka-pompa/, 2023.
• Handzel Z., Gajer M., O pilnej potrzebie budowy w Polsce kolejnych elektrowni szczytowo-pompowych pełniących rolę magazynów energii, Zeszyty Naukowe WSEI, nr 18.
• Kujszczy S., Brociek S., Flisowski Z., Gryko J., Nazarko J., Zdun Z., Elektroenergetyczne układy przesyłowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997
• Latarska A., Grupa PGE i Ørsted wybrały dostawcę turbin dla projektu Baltica 2, Polska na morzu, nr 4(54), kwiecień 2023. Zeszyty Naukowe nr 19 161
• Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., Elektrownie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
• Machowski J., Lubośny Z., Stabilność systemu elektroenergetycznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
• Marecki J., Podstawy przemian energetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
• Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2012.
• Zadrożniak M., Kompendium wiedzy o elektrowniach wiatrowych, słonecznych, węglowych i atomowych, Biblioteka Wolności, Warszawa 2023

Identifiers

DOI

10.60154/ZeszytyNaukoweWSEI.2023.19.1.1.05

Biblioteka Nauki

22780360