Hybrydowe elektrownie fotowoltaiczne

W latach 2023-2024 instalacje solarne będą stanowić trzy czwarte nowo zainstalowanej mocy wytwórczej na całym świecie. W 2015 r. globalna moc zainstalowana w fotowoltaice wynosiła około 200 GW; w 2024 r. moc wytwórcza wzrośnie dziesięciokrotnie do 2000 GW - osiągając poziom dwóch terawatów.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna szacuje, że do 2030 r. zainstalowanych zostanie około 6000 GW mocy PV, co oznacza dalsze potrojenie w ciągu zaledwie kilku lat. Niemal wykładniczy wzrost mocy OZE wymaga elastycznej i inteligentnej integracji z systemem energetycznym.

Ważną częścią odpowiedzi na wyzwanie integracji będzie połączenie wytwarzania i magazynowania energii w tym samym miejscu. W niedalekiej przyszłości połączenie wolnostojących instalacji solarnych i systemów magazynowania będzie nową normą - trend ten jest już obserwowany na niemieckim rynku magazynowania energii dla gospodarstw domowych.

Znacznie niższe ceny w porównaniu do przeszłości
Kluczową siłą napędową powszechnego boomu na projekty hybrydowe są praktycznie spadające ceny komponentów. Komponenty fotowoltaiczne są obecnie o 85% tańsze, a systemy magazynowania energii w akumulatorach są nawet o 90% tańsze niż 15 lat temu.

Według badania przeprowadzonego przez Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) opublikowanego w lipcu 2024 r., całkowity koszt energii elektrycznej (LCOE) dla niemieckich farm słonecznych wynosi od 4,1 do 6,9 centa/kWh. W przypadku połączenia wolnostojącej fotowoltaiki z systemami magazynowania energii w akumulatorach, LCOE wynosi od 6,0 do 10,8 centa/kWh.

Koszty produkcji w elektrowniach na paliwa kopalne są obecnie znacznie wyższe. Energia elektryczna z elektrowni opalanych węglem brunatnym kosztuje od 15,1 do 25,7 centów, z elektrowni węglowych od 17,3 do 29,3 centów, z elektrowni CCGT od 10,9 do 18,1 centów, a z elastycznych elektrowni gazowych od 15,4 do 32,6 centów za kilowatogodzinę. Energia elektryczna z elektrowni jądrowych kosztuje od 13,6 do 49,0 centów/kWh.

Pokazuje to, że dzięki elektrowniom hybrydowym oszczędzamy dużo pieniędzy, a także chronimy środowisko. W dłuższej perspektywie zagwarantują one niskie ceny energii elektrycznej dla przemysłu, małych i średnich przedsiębiorstw oraz gospodarstw domowych.

Elektrownie hybrydowe i sieci
Trend na hybrydowe elektrownie zostanie wzmocniony przez globalny boom na magazynowanie energii w akumulatorach. Systemy magazynowania energii w akumulatorach mogą pomóc zoptymalizować marketing zielonej energii elektrycznej poprzez różne modele biznesowe, takie jak taryfy gwarantowane lub marketing bezpośredni.

Baterie umożliwiają również arbitraż energetyczny, tj. magazynowanie energii elektrycznej, gdy ceny są niskie i dostarczanie jej z powrotem do sieci, gdy popyt - a tym samym ceny - są wysokie, a także rezerwy operacyjne i usługi stabilności sieci. W przyszłości usługi stabilności sieci świadczone przez elektrownie hybrydowe przyczynią się znacząco do zwiększenia stabilności i elastyczności sieci. Inteligentne koncepcje i procesy sterowania pozwolą im przełączać się między trybami pracy, aby osiągnąć idealną równowagę między rentownością a zdolnością do obsługi sieci.

Maksymalne wykorzystanie
Lokalizacje przyłączy do sieci są często czynnikiem ograniczającym, jeśli chodzi o wdrażanie instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych. W przeciwieństwie do obecnej praktyki, mogą one zostać wykorzystane do podłączenia większej mocy wytwórczej, niż są w stanie przesyłać.

Taka nadbudowa mocy OZE miałaby sens w przypadku elektrowni hybrydowych, ponieważ profile wytwarzania energii fotowoltaicznej i wiatrowej są bardzo różne i w rzeczywistości uzupełniają się. Podłączając zarówno generację słoneczną, jak i wiatrową i budując 250% więcej, wykorzystanie mocy punktu przyłączenia do sieci może wzrosnąć do 53%.

W przeciwieństwie do tego, elektrownie fotowoltaiczne mają średni wskaźnik wykorzystania na poziomie 13%, a elektrownie wiatrowe 33%. Niemieckie Stowarzyszenie Energii Odnawialnej opisuje to podejście jako „źródła o niskiej wydajności”.