Za mýty: Spolehlivost solární energie a její stabilizační role v moderních elektrických sítích

Po celá desetiletí se v energetickém sektoru tradovalo, že obnovitelné zdroje-zejména solární energie- jsou příliš občasné a nespolehlivé na to, aby sloužily jako páteř moderních elektrických systémů. Přetrvávající mylná představa je, že solární panely rychle degradují, selhávají pod tlakem, a co je horší, vnášejí chaos do jemně vyváženého tance nabídky a poptávky v energetické síti. Kritici často tvrdili, že solární energie je nejen nestálá, ale také hrozbou pro stabilitu sítě, která může způsobit výkyvy napětí a výpadky proudu.

Tento názor je však stále více zastaralý. Na základě desítek let provozních dat, pokroku ve výkonové elektronice a skutečných-zkušeností s integrací do sítě se ukazuje zcela odlišný obrázek: solární technologie se ukázala jako výjimečně spolehlivá a při promyšleném nasazení aktivně zvyšuje odolnost a stabilitu sítě. Tento článek si klade za cíl demystifikovat technické skutečnosti za solární spolehlivostí a její pozitivní vliv na energetické systémy.

První myšlenka některých lidí o solárních panelech je, že jsou nespolehlivé. Ale ve skutečnosti už tomu tak moc není! Většina dnešních fotovoltaických panelů je mnohem spolehlivější, silnější než kdykoli předtím a vyžaduje od vás mnohem méně úkonů údržby než předchozí formy generování energie. Na rozdíl od motorů s plynovou turbínou a dieselových motorů (které mají rotující stroje), solární panely nemají žádné rotující části, což znamená, že nemají žádný prostor pro opotřebení, roztržení a/nebo mazání. Hlavní součást solárního panelu, „semiconductor junction“, byla vyrobena pomocí osvědčené křemíkové technologie, která se úspěšně používá v elektronice již více než 50 let a osvědčila se jako absolutně spolehlivá!

V dlouhodobých-studiích hodnocení životního prostředí, jako jsou studie provedené Národní laboratoří pro obnovitelné zdroje energie (NREL) Spojených států, studie naznačují, že u vysoce kvalitních fotovoltaických modulů dochází k ročnímu snížení jmenovitého výkonu o méně než 0,5 % za rok. mnoho systémů instalovaných během 80. a 90. let v současné době produkuje 80 % nebo více svého původně jmenovitého výkonu po více než 30 letech provozu. Většina výrobců FV modulů poskytuje záruky na FV moduly po dobu minimálně 25 let; moduly však pravděpodobně zůstanou funkční ještě dlouho po tomto datu. I když k poruchám dochází přibližně v důsledku vnějších faktorů (tj. nesprávné instalace, extrémních povětrnostních podmínek), inherentní poruchovost FV modulů je nižší než 0,05 % ročně-poruchovost většiny ostatních technologií výroby energie, včetně mnoha komponent v elektrárně na fosilní paliva-je stejná nebo nižší než poruchovost u FV modulů, díky čemuž se jedná o poměrně spolehlivou možnost.

 

Druhý, techničtější mýtus je, že solární energie „ničí“ stabilitu sítě. Tyto obavy historicky vyvstaly z raných-střídačů vázaných na síť, které byly navrženy tak, aby do sítě jednoduše natlačily co nejvíce energie a v případě poruchy se okamžitě odpojily. Zatímco toto pasivní chování by teoreticky mohlo snížit setrvačnost systému, není to již normou.

Dnešní síť-podporující invertory-často nazývané „chytré invertory“ nebo „síťové-invertory“-změnily-hry. Zahrnují pokročilé řídicí funkce, které aktivně přispívají ke zdraví sítě. Mezi klíčové vlastnosti patří:

Ovládání napětí a frekvence:Inteligentní invertor dokáže korigovat odchylky napětí a frekvence jako normální synchronní generátory AVR úpravou jejich skutečného a jalového výstupního výkonu v milisekundách.

Možnost projíždění-:Nové střídače mají průchozí{0}}schopnost, která jim umožňuje pokračovat v podpoře sítě během krátkodobých poruch (například pokud došlo k úderu blesku nebo větev stromu spadla na elektrické vedení) a znovu{1}}přivádět energii zpět do sítě, jakmile je porucha odstraněna.

Syntetická setrvačnost:Solar nemá fyzickou rotující hmotu parní turbíny, ale pokročilé invertory mají schopnost čerpat a vstřikovat energii vysokou rychlostí, aby simulovaly setrvačnost při změně frekvence. Tato syntetická setrvačnost dává konvenčním generátorům drahocenné milisekundy k rozběhu na maximální výkon.

Tyto funkce zdaleka nedestabilizují síť, ale umožňují, aby solární zóny s vysokou{0}}penetrací fungovaly s větší odolností. Například v jižní Austrálii-oblast s více než 60 % okamžitých obnovitelných zdrojů-síťových{5}}invertorů úspěšně spustily místní sítě-po velkém oddělení systému, což bylo dříve možné pouze u vodních nebo plynových elektráren.

Distribuovaná výroba solární energie snižuje namáhání stávajících přenosových vedení, protože se vyrábí blíže místu použití než tradiční elektřina ze sítě-. Tradiční výroba elektrické energie se opírá o velké elektrárny vyrábějící elektřinu, která je následně přepravována stovky kilometrů vysokonapěťovými přenosovými vedeními, aby byla nakonec použita tam, kde je potřeba. Tento model (rozbočovač-a{4}}paprskový paprsek) umožňuje ztrátu mezi 8 - 10 % původní produkce energie a vytváří jediný bod selhání. Když například spadne vysílací stožár nebo věž, může dojít k masivnímu zatemnění jako důsledek typického designu rozbočovače-a-paprskové mřížky.

Vytvořením uskladněné nebo vyrobené elektřiny, pomocí distribuované solární energie v blízkosti místa spotřeby, se sníží množství elektřiny, která je dopravována z rozvodny do odběrného místa. To znamená, že poptávka po elektrické energii ze strany spotřebitele byla snížena oproti tomu, co se v současnosti ukazuje s využitím tradiční sítě. Toto snížení poptávky oddálí nebo možná dokonce odstraní potřebu nákladné modernizace přenosových a distribučních soustav. Navíc během lesních požárů, hurikánů a/nebo kybernetických útoků bude existovat řada rozptýlených solárních a skladovacích zařízení, která budou schopna vytvořit mikrosítě, aby alespoň zčásti nadále napájely klíčová zařízení (jako je úprava vody a nemocnice), zatímco celková centrální elektrická síť se bude snažit sama obnovit. Tomu říkáme odolnost sítě.

Kdysi dávno si lidé mysleli, že solární technologie není spolehlivá a že by mohla zničit síť. Nyní je zde desetiletí historie provozu, která ukazuje, že fotovoltaické (PV) moduly jsou spolehlivou a trvanlivou součástí, a proto vyžadují velmi malou údržbu a mnoho let spolehlivosti. Invertorová technologie se rychle vyvíjela a přeměnila solární energii z pasivního, někdy problematického zdroje energie, aby byla aktivním účastníkem stability sítě poskytováním podpory napětí, regulace frekvence a syntetické setrvačnosti. Využitím solární energie v distribuované aplikaci pomáhá zmírnit přetížení přenosu a zvýšit odolnost elektrické sítě proti velkým poruchám.

Jak urychlujeme naši energetickou transformaci, je důležité, aby všichni inženýři, tvůrci politik a veřejnost využívali nejaktuálnější dostupnou technologii, místo aby používali minulé obavy z technologie samotné. Proto se solární energie transformuje z jednoho z nejslabších článků na jednu z nejvýznamnějších a nejstabilnějších součástí elektrické sítě 21. století.