Hybridní fotovoltaické elektrárny

V letech 2023-2024 solární instalace představovaly tři čtvrtiny nově instalované kapacity výroby energie na celém světě. V roce 2015 činil celosvětový instalovaný výkon fotovoltaiky přibližně 200 GW, v roce 2024 se výrobní kapacita zvýšila desetinásobně na 2 000 GW – dosáhla tak hranice dvou terawattů.

Podle odhadů Mezinárodní energetické agentury bude do roku 2030 instalováno přibližně 6 000 GW fotovoltaické kapacity, což je další ztrojnásobení během několika málo let. Téměř exponenciální nárůst výkonu OZE vyžaduje flexibilní a inteligentní integraci do energetického systému.

Důležitou součástí odpovědi na výzvu integrace bude kombinace výroby a skladování energie na stejném místě. V blízké budoucnosti bude kombinace volně stojících solárních instalací a skladovacích systémů novou normou – tento trend již pozorujeme na německém trhu s rezidenčními skladovacími systémy.

Výrazně nižší ceny oproti minulosti
Klíčovou hnací silou rozsáhlého boomu hybridních projektů jsou prakticky klesající ceny komponent. Fotovoltaické komponenty jsou nyní o 85 % levnější, bateriové úložné systémy jsou dokonce o 90 % levnější než před 15 lety.

Podle studie Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) zveřejněné v červenci 2024 se celkové náklady na elektřinu (LCOE) pro německé solární farmy pohybují mezi 4,1 a 6,9 eurocentů/kWh. V případě kombinace volně stojících fotovoltaických zařízení se systémy bateriových úložišť se LCOE pohybuje mezi 6,0 a 10,8 centy/kWh.

Výrobní náklady elektráren na fosilní paliva jsou nyní podstatně vyšší. Elektřina z hnědouhelných elektráren stojí 15,1 až 25,7 centů, z černouhelných elektráren 17,3 až 29,3 centů, z paroplynových elektráren 10,9 až 18,1 centů a z flexibilních plynových elektráren 15,4 až 32,6 centů za kilowatthodinu. Elektřina z jaderných elektráren stojí 13,6 až 49,0 centů/kWh.

Z toho vyplývá, že s hybridními elektrárnami kromě ochrany životního prostředí ušetříme i spoustu peněz. V dlouhodobém horizontu budou zárukou nízkých cen elektřiny pro průmysl, malé a střední podniky i domácnosti.

Hybridní elektrárny a rozvodné sítě
Trend hybridních elektráren bude podpořen celosvětovým boomem bateriových úložišť. Systémy bateriových úložišť mohou pomoci optimalizovat marketing zelené elektřiny prostřednictvím různých obchodních modelů, jako jsou výkupní ceny nebo přímý marketing.

Baterie také umožňují energetickou arbitráž, tj. skladování elektřiny, když jsou ceny nízké, a její dodávání zpět do sítě, když je poptávka – a tedy i ceny – vysoká, a také služby provozní rezervy a stability sítě. V budoucnu budou služby stability sítě poskytované hybridními elektrárnami významně přispívat ke zvýšení stability a flexibility sítí. Inteligentní řídicí koncepce a procesy jim umožní přepínat mezi provozními režimy pro dosažení ideální rovnováhy mezi ziskovostí a schopností sloužit síti.

Maximální využití
Místa připojení k síti jsou často limitujícím faktorem, pokud jde o nasazení fotovoltaiky a větrné energie. V rozporu se současnou praxí by mohly být využity k připojení vyššího výrobního výkonu, než jaký jsou ve skutečnosti schopny přenést.

Takové nadměrné budování kapacity OZE by mělo smysl u hybridních elektráren, protože výrobní profily fotovoltaických a větrných elektráren jsou velmi odlišné a ve skutečnosti se vzájemně doplňují. Připojením výroby elektřiny ze slunečních i větrných elektráren a nadstavbou o 250 % by se využití kapacity místa připojení k síti mohlo zvýšit na 53 %.

Naproti tomu elektrárny využívající pouze fotovoltaiku mají v průměru 13 procent využití, elektrárny využívající pouze vítr 33 procent. Německý svaz pro obnovitelné zdroje energie označuje tento přístup jako „nízko efektivní zdroje“.