Získáváme energii z větru, slunce, země, bioplynu či přílivu a odlivu. Do evropského energetického mixu stále výrazněji zapojujeme nové obnovitelné zdroje, které jsme ještě před pár lety vnímali spíše jako exotické experimenty. Kromě čisté energie nám přinášejí i řadu otázek. Tou nejpalčivější je asi dopad jejich nevypočitatelnosti na stabilitu elektrorozvodné soustavy. V budoucnu by nám na ni mohla pomoci odpovědět virtualizace.
Potřeba neustálého přizpůsobování produkce elektřiny měnící se spotřebě není pro energetiky ničím novým. Poptávka po elektřině výrazně kolísá v průběhu každého dne a bez adekvátních zásahů na straně nabídky by hrozil rozpad soustavy. Nové obnovitelné zdroje do celé rovnice pouze přinesly jednu nepříjemnou novinku – jistou nevyzpytatelnost i na straně výroby. Výkon větrných elektráren se odvíjí od síly větru a výkon solárních elektráren je zase zásadně ovlivněn lokální oblačností. Větru, dešti neporučíme a obnovitelných zdrojů se rozhodně vzdávat nechceme. Musíme se tedy připravit na jejich nestálost. Receptů se nabízí hned několik a v praxi se patrně uplatní jejich kombinace.
Nové obnovitelné zdroje přinesly jistou nevyzpytatelnost na straně výroby. Řešením je posílit schopnost sítě vyrovnávat se s výkyvy.
Můžeme posílit schopnosti sítě vyrovnávat se s výkyvy. Postavíme například nové přečerpávací elektrárny (viz Visions 2/2010, str. 58-59) a naučíme naše elektromobily, pračky, myčky, boilery a další akumulační spotřebiče naslouchat potřebám sítě (viz Visions podzim 2011, str. 12-15). Jednoduše řečeno – budeme více využívat a akumulovat energii v době převisu nabídky, abychom síti následně odlehčili v době nedostatku. Můžeme se také pokusit stabilizovat nestabilní zdroje. V andaluských pláních nedaleko Sevilly stojí termo-solární elektrárna, která je díky zásobníku roztavené soli schopna poskytovat stabilní výkon po celý den i noc (viz Visions léto 2012, str. 34-35). Hybridní termo-solární elektrárny zase v případě nepřízně počasí zažehnou plynové hořáky, aby udržely své turbíny v chodu.
Síla skupiny
Slibnou myšlenkou je také využití výhod virtualizace. Ta spojuje pomocí prostředků výpočetní a komunikační techniky několik menších elektráren do jedné virtuální. Takové uspořádání výrazně usnadňuje správu. A nejen to. Virtuální elektrárna pro plánování svého chodu využívá velké množství dat – od provozních stavů dílčích zdrojů a jejich disponibility, přes aktuální ceny elektřiny, energetickou poptávku, až po předpověď počasí. Na základě těchto znalostí a vložené inteligence systém vytváří harmonogram, podle nějž elektrárny řídí. Dosahuje díky tomu tří velice podstatných výsledků.
Není třeba budovat investičně nákladné záložní a akumulační kapacity. Stabilní dodávky se docílí předvídavým plánováním využití rozličných zdrojů.
Zapojení do virtuální elektrárny zvyšuje efektivitu provozu jednotlivých zdrojů. Optimalizuje se nejen jejich administrace, ale především jejich nasazování. Systém je také schopný chytrou správou svěřených prostředků stabilizovat dodávku energie do rozvodné sítě. Není třeba budovat investičně nákladnou zálohu či akumulační kapacitu pro jednotlivé dílčí elektrárny. Stejného výsledku se docílí předvídavým plánováním využití rozličných zdrojů s jejich vlastními výhodami i slabšími stránkami. Stabilní dodávka celku je samozřejmě na energetických trzích výrazně lépe uplatnitelná než kolísavá kapacita jednotlivých začleněných prvků. Současně s tím dochází i k minimalizaci nákladů na výrobu elektřiny. Virtuální elektrárna vždy vybere jen ty zdroje, jejichž nasazení má v danou chvíli ekonomické opodstatnění. Přínos pro majitele i spotřebitele je jasný.
Virtuální a přesto skutečná
Virtuální elektrárna přitom není žádné sci-fi, ale zcela reálně dostupná technologie. Jedna funguje například v okolí německého Mnichova. Spravuje šest kogeneračních jednotek, jednu větrnou a pět vodních elektráren. Celkový výkon činí 20 megawattů. Zdá se vám to málo? Na území Německa se postupně rozrůstá další projekt, který by měl do dvou let spravovat zdroje o minimálně desetinásobném celkovém výkonu. Odborníci předpokládají, že se virtuální elektrárny postupně stanou standardem a nedílnou součástí tzv. chytrých sítí (Smart Grids).
Ve společnosti Siemens proto vývojáři pracují na klíčových aspektech budoucích virtuálních elektráren. Například na tzv. decentralizovaném komunikačním rozhraní. Díky němu se budou moci pověření operátoři přihlásit do systému z libovolného počítače přes zabezpečené internetové protokoly. S nadsázkou řečeno budou schopni ovládat desítky či stovky větrných turbín, geotermálních jednotek či solárních elektráren třeba ze své postele. Ono to většinou vlastně ani nebude třeba, protože virtuální elektrárna bude spravovat podřízené jednotky plně automaticky. Do systému navíc budou postupně přibývat i další zařízení, která mohou do sítě dodávat elektřinu nebo ji v případě potřeby spotřebovávat. Představit si můžete například fotovoltaické panely na střechách domů, nebo elektromobily komunikující s rozvodnou sítí. Virtuální elektrárny pak nebudou jen nástrojem pro snazší správu elektráren a výhodnější obchodování s elektřinou, ale stanou se klíčovým článkem zabezpečujícím bezproblémový chod celé sítě.
Článek vznikl pro časopis Visions (Visions 01/2013, http://www.siemens.cz/visions/). V případě zájmu o použití textu prosím kontaktujte pražské Tiskové centrum koncernu Siemens.
