Jeden Tmavé období se týká současného výskytu Temnota a Calmcož výrazně snižuje výrobu elektřiny z větrné a solární energie. Tato povětrnostní situace nastává obvykle v zimě a může trvat několik dní. Ještě delší fáze bez významného větru nebo slunečního záření se vyskytují v průměru jednou za dva roky. V Německu může výroba elektřiny z větrné a solární energie klesnout až na méně než dvě procenta na celková instalovaná kapacita pokles.
Neexistuje standardizovaná definice temné krize
Přestože se tento pojem v debatě o energetice hojně používá, existují Žádná standardizovaná definice s ohledem na délku trvání a rozsah temné krize. Pokud se započítají dva mlhavé dny bez větru, je podle německé meteorologické služby pravděpodobnost výskytu tmavé tmy dvakrát ročně. Pokud se použijí jiné hodnoty, očekává se v Německu v průměru každých deset let období osmi dnů, kdy je k dispozici méně než 10 % instalovaného výkonu.
Chladné a temné období v zimních měsících
Zvláště náročné je to u tzv. studené temné dusnokdy kromě tmy a klidu zvyšují poptávku po elektřině i nízké teploty. Podle Spolkového úřadu pro životní prostředí se tyto fáze vyskytují obzvláště často na přelomu ledna a února. Dlouhotrvající období temna představují pro systémy výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů značnou zátěž, neboť mají přímý dopad na bezpečnost dodávek elektřiny.
Rizika temného období
Temné období představuje značnou zátěž pro elektrickou síť, zejména v systému, který je do značné míry závislý na obnovitelných nebo nestálých zdrojích energie. Když větrné a solární elektrárny dodávají jen minimální množství energie, musí nastoupit konvenční elektrárny, aby pokryly nedostatek energie. Stabilita sítě zajistit stabilitu sítě. Tato nerovnováha mezi nabídkou a poptávkou po energii ztěžuje regulaci frekvence a může ohrozit stabilitu celé elektrické sítě. Snížené zatížení přenosové soustavy v době temného období také vyžaduje investice do nadbytečných kapacit z konvenčních zdrojů energie, což zvyšuje celkové provozní náklady.
Zamezení emisí CO₂
Temná krize tak představuje nejen technickou, ale i ekonomickou a environmentální výzvu. Vzhledem k tomu, že obnovitelné zdroje energie nemohou v těchto fázích plně využít svůj potenciál, zvyšuje se závislost na obnovitelných zdrojích energie. fosilní palivacož následně zvyšuje emise CO₂ v odvětví energetiky. To je v rozporu s cíli energetické transformace a Pařížské dohody. Kromě toho mohou mít vyšší výrobní náklady na zemní plyn a uhlí negativní dopad na ceny energie. Ke kompenzaci emisí CO₂ budou nutná nákladná a energeticky náročná opatření, jako je zachycování CO₂, což dále zvýší celkové náklady na dodávky energie.
Tato rizika a výzvy zdůrazňují potřebu strategického plánování a rozvoje dlouhodobých skladovacích zařízení nebo využití syntetických, klimaticky neutrálních plynů, aby byla zajištěna bezpečnost dodávek i v době temného období a zároveň minimalizován dopad na životní prostředí.
Řešení a strategie
Na stránkách Rozšíření elektrické sítě je základní strategií pro překonání problémů temného období. Rozsáhlé propojení výrobců elektřiny z obnovitelných zdrojů přes počasí a hranice států zajišťuje účinný a vyvážený přenos elektřiny. Zvláště vhodný je vysokonapěťový přenos stejnosměrným proudem (HVDC), který má ve srovnání s běžnými vedeními střídavého proudu výrazně nižší přenosové ztráty. To umožňuje obchodovat s elektřinou na velké vzdálenosti bez výrazných energetických ztrát a vyrovnávat tak regionální rozdíly ve výrobě energie.
Zvyšování úložné kapacity
Na stránkách Zvýšení na Kapacita úložiště je dalším důležitým opatřením. Klíčovou roli hrají systémy dlouhodobého a krátkodobého skladování, které uchovávají přebytečnou energii v obdobích vysoké výroby a uvolňují ji v případě potřeby. Velkokapacitní bateriové úložiště například výborně absorbují krátkodobé zátěžové špičky. Přečerpávací elektrárny jsou v současné době největšími dostupnými systémy pro ukládání energie a mohou se obzvláště rychle vyrovnat během temného období. Kromě toho se technologie Zařízení na výrobu elektřiny z plynu (P2G) stále větší význam, protože umožňuje skladovat přebytečnou energii ve formě vodíku, který lze dlouhodobě využívat a přispívá k dekarbonizaci.
CO₂-neutrální záložní elektrárny proti temnému počasí
Záložní elektrárny nebo elektrárny pro špičkové zatížení jsou nezbytné pro zajištění bezpečnosti dodávek v době extrémní tmy. V současné době jsou k tomu stále vhodné konvenční plynové a v některých případech i uhelné elektrárny, a to díky své flexibilitě a rychlé dostupnosti. To však zvyšuje emise CO₂. Větší smysl zde má využití vodních, geotermálních, solárních tepelných elektráren a elektráren na biomasu. Ty lze navíc rychle zapínat a vypínat, aby bylo možné reagovat na náhlé výkyvy.
Řízení napříč odvětvími
Na stránkách Spojení sektorů je pokročilé řešení, které kombinuje různá energetická odvětví, jako je elektřina, teplo a mobilita. Koordinací a integrací různých energetických odvětví lze dosáhnout účinnějšího využití obnovitelných zdrojů. Například v dobách temného útlumu lze přebytečnou energii z jednoho odvětví využít v jiném k pokrytí poptávky. To pomáhá stabilizovat celkový systém a snižuje závislost na fosilních palivech.
Tyto strategie ukazují, že kombinace technologických inovací a inteligentního řízení sítě může účinně překonat problémy temného období, aby se zajistily spolehlivé a udržitelné dodávky energie.
Perspektivy a inovace pro překonání útlumu
Investice do Výzkum a vývoj Energetický průmysl hraje klíčovou roli při prosazování inovativních technologií, které mohou minimalizovat dopady temného období. To zahrnuje nejen zdokonalené modely předpovědi počasí a výnosů a inteligentní síťové infrastruktury. Vědci a inženýři pracují na nových technologiích a koncepcích. Neustále dochází k pokroku v oblasti technologií skladování a účinnosti solárních a větrných elektráren. Ačkoli nic z toho nelze vyvinout nebo realizovat ad hoc, rozmanitost a výkonnost alternativních řešení bude s pokračujícím rozvojem obnovitelných zdrojů energie narůstat.
Flexibilizace poptávky
Šikovná kombinace různých opatření může v budoucnu učinit využívání konvenčních zdrojů energie k překonání temných období zbytečným. Rozhodujícím krokem k tomu je důsledné rozšíření všech možností flexibility v elektrické síti. Kromě toho se Flexibilizace Poptávku po elektřině lze překlenout například přizpůsobením nabíjecích procesů elektromobilů nebo provozu tepelných čerpadel kolísavému příkonu. Variabilní sazby elektřinykteré jsou založeny na načasování výroby a spotřeby energie, mají kontrolní účinek.
Nádrže a menší decentralizované vodní elektrárny
Vodní energiejako největší obnovitelný zdroj energie na světě by mohla vyřešit hlavní problém přechodu na novou energetiku, protože na rozdíl od solární a větrné energie je k dispozici nepřetržitě. Budoucnost vodní energie však není spatřována ve velkých nádržích, ale v malých elektrárnách, kterými mohou být tradiční říční elektrárny nebo elektrárny na proud. Tyto malé vodní elektrárny nezasahují do říčního biotopu a nemění kvalitu vody, což z nich činí ekologicky šetrnou alternativu. Je třeba se zaměřit na rozšiřování malých decentralizovaných elektráren na tekoucích řekách a vodních elektráren, ale velký potenciál nabízí i modernizace starých elektráren.
Výroba energie na místě
Na stránkách Decentralizované dodávky energiepodporované investicemi soukromých osob, komunálních služeb nebo výrobních podniků do síťových energetických systémů by mohly pomoci stabilizovat systém. Namísto investic do rozsáhlých přenosových soustav by byly podporovány investice do místní výroby elektřiny. Velcí dodavatelé elektřiny by zase mohli nakupovat elektřinu od těchto menších výrobců. To by také mohlo umožnit další provoz přibližně 15 000 ekologických elektráren, které již brzy nebudou dotovány v rámci EEG.
Vodík jako úložiště proti temné tmě
V dlouhodobém horizontu by řešením mohl být komplexní Vodíkové hospodářství lež. Při jejich optimalizaci by mohl být výkon elektrárny z obnovitelných zdrojů energie dokonce nižší, než si někteří lidé myslí. Elektrolýza v době, kdy je výkon sítě příliš vysoký, a palivové články pro opětovnou přeměnu na elektřinu by to mohly vyrovnávat v průběhu celého roku. Kromě toho by se rozhodně měla využívat kombinovaná výroba tepla a elektřiny, aby se zabránilo plýtvání energií. S vodíkovým hospodářstvím bychom měli energii uskladněnou po celé měsíce jen v plynovodech, což by také mohlo usnadnit prevenci výpadku elektřiny.
Závěr: Tmavé období lze překonat
Závěrem lze říci, že řešení temné krize zdůrazňuje potřebu dalekosáhlé spolupráce, inovativních řešení a mnohostranného přístupu v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Představené strategie a řešení, od zdokonalení technologií skladování až po podporu propojení sektorů, nabízejí slibné způsoby, jak tyto výzvy překonat. To zdůrazňuje význam probíhajícího výzkumu a naléhavé realizace účinných opatření k posílení odolnosti vůči temnému období krize.
Budoucí perspektivy využívání obnovitelných zdrojů energie vyžadují neustálé přizpůsobování infrastruktury a systémů řízení energie, aby byla zaručena bezpečnost dodávek a urychlen přechod na udržitelné dodávky energie. Další vývoj a využívání nových technologií spolu s inteligentní energetickou politikou jsou základem pro dosažení dlouhodobých cílů přechodu na energetiku a odpovědnou reakci na globální klimatické výzvy.