• APPENDIX
• ABREVIATIONS
• GLOSSARY
• REFERENCES
• EVENTS

Partea II: Integrarea in reţelele electrice

Energia eolianǎ variazǎ in timp sub infuenţa fluctuaţiilor meteorologice, pe o scală a  timpului de la secunde la ani. Înţelegerea acestor variaţii şi anticiparea lor are o importanţǎ covârşitoare în integrarea şi optimizarea energiei eoliene în sistemul energetic.

Aceste probleme sunt discutate in Capitolele II.1 si II.2. Sistemele de energie electricǎ sunt prin definiţie variabile, atât în ceea ce priveşte cererea cât şi producţia. Cu toate acestea, ele sunt astfel concepute încât sǎ depǎşeascǎ în mod efectiv toate aceste variaţii, prin configuraţia lor, sistemele de control şi interconectare.

Pentru a reduce variabilitatea, centralele producǎtoare de energie eoliană ar trebui integrate intr-o cât mai mare mǎsurǎ pe o anumită arie geograficǎ. În afarǎ de reducerea fluctuaţiilor, reunirea geograficǎ a producţiei centralelor energetice are ca rezultat şi creşterea importantǎ a capacitǎţii eoliene sigure în interiorul sistemului.

Predicţia este cheia monitorizǎrii variabilitǎţii forţei eoliene. Cu cât ariile geografice sunt mai vaste, cu atât predicţia referitoare la centralelele energetice reunite are efecte mai  benefice asupra rezervei cerute pentru echilibrare, mai ales cǎ piaţa energiei ţine cont de nivelul de precizie al evaluarii energiei eoliene.

Figura S.5 Exemplu de efect de uniformizare obţinut prin dispersia   geograficǎ

·                    Notǎ : Cifrele comparǎ producţia orară a unei capacitǎţii eoliene în patru cazuri, producţie calculatǎ prin simularea vitezei vîntului. Simulǎrile se bazeazǎ pe viteze ale vântului în anul 2000 şi pe capacitatea energiei eoliene estimatǎ pentru anul 2020.

·         Sursa : www.trade-wind.eu

  Integrarea pe scarǎ largǎ a energiei eoliene trebuie privitǎ în funcţie de situaţia în viitor, în care energia eolianǎ va furniza o parte substanţialǎ din viitoarea cerere de energie electricǎ la nivel european. În timp ce energia eolianǎ acoperǎ aproximativ 4 % din cererea de energie din 2008, obiectivele EWEA pentru anul 2020 şi pentru 2030 sunt pentru rate de penetrare cu procente variind între 12-14 % şi respectiv între 21-28 % în funcţie de nivelul cererii de energie electricǎ.

Designul şi funcţionarea sistemelor energetice

Metodele de control existente şi rezervele disponibile din sistem - concepute pentru a face faţǎ variaţiei cererii şi furnizǎrii – sunt mai mult decât potrivite pentru a se ocupa de variabilitatea suplimentarǎ a energiei eoliene la nivelul de penetrare de cca 20 %, cu toate cǎ nivelul precis de penetrare depinde de natura sistemului specific.

Evaluarea pentru rezervele suplimentare este între 2-4 procente din capacitatea eolianǎ instalatǎ în cazul ratei de penetrare de 10 procente, depinzând de flexibilitatea sistemului energetic, de calitatea predicţiei  pe termen scurt ca şi de termenele limitǎ de tranzacţionare pe piaţa energiei.

La nivele înalte de penetrare pot fi necesare schimbǎri în sistem şi ametodelor acestora de funcţionare pentru a facilita o integrare mai ridicată  a energiei eoliene. Capitolul II.3 se ocupǎ de toate aceste probleme. Pentru a reduce eforturile de integrare şi costurile, concepţia sistemului energetic ar trebui sǎ fie mai flexibilǎ.

Aceastǎ flexilibilitate generalǎ se obţine prin realizarea unei combinaţii între unitǎţi de producţie, sisteme de stocare flexibile, o flexibilitate din partea consumului, o capacitate de interconectare disponibilă, precum şi reguli mai flexibile pe piaţa energiei.

Tabelul S.1 prezintǎ o viziune de ansamblu detaliatǎ, precum şi clasificarea efectelor energiei eoliene asupra sistemului energetic

·         Tabelul S.1  Impactul asupra sistemului energetic,  generator de costuri de integrare

	Efecte sau elemente de impact	Domeniu	Scala timpului	Contribuţia energiei eoliene
Efecte pe termen scurt	Gestionarea nivelului de tensiune	Nivel local/regional	Secunde/minute	Centralele eloliene pot furniza (dinamic) un reglaj de tensiune  (dependent de design).
Eficienţa producţiei hidro-centralelor şi centralelor termice	Sistem	Intervalul 1-24 ore	Impactul depinde de modul în care sistemul este condus şi de utilizarea previziunilor pe termen scurt
Eficienţa transportului şi distribuirii	Pe tot circuitul sistemului sau la nivel local	Interval de 1-24 ore	În funcţie de nivelul de penetrare, centralele eoliene pot duce la costuri suplimentare de investiţii sau beneficii O buna distribuţie spaţialǎ a energiei eoliene poate duce la reducerea pierderilor în reţea
Rezervele de reglaj	Sistemul	Câteva minute pânǎ la câteva ore	Energia eolianǎ poate contribui parţial la reglajul  primar şi secundar
Energie eolianǎ deconectată	Sistem	Ore	Energia eolianǎ poate depǎşi cantitatea maximǎ pe care sistemul o poate absorbi la rate de penetrare ridicatefoarte puternice
Efecte pe termen lung	Fiabilitatea sistemului Capacitatea producerii şi transportului	Sistem	Ani	Energia eolianǎ poate contribui (capacitate de creditare) la capacitatea  sistemuluienergetic

Sursǎ : EWEA

În figura S.6 se prezintǎ sub formǎ de grafic, diferitele tipuri de impact ale energiei eoliene asupra sistemului energetic, indicându-se impactul atât local cât şi pe tot ansamblul sistemului, impactul pe termen scurt şi lung pentru diferite aspecte afectate ale sistemului de energie, incluzând infrastructura reţelelor electrice, rezervele de sistem precum şi compatibilitatea sistemului.

Figura S.6 –Impactul energiei eoliene asuprsistemului

Notǎ : Problemele care se înscriu în domeniul de competenţǎ al programului Task25 sunt încercuite cu roşu.

Surse : IEA Sarcina Eolianǎ Task 25 ; Holtinnen (2007)

Modernizarea structurii reţelelor

În calitatea sa de sursǎ energeticǎ cu distribuţie şi producţie variabilǎ, energia eolianǎ necesitǎ investiţii în infra-structurǎ, precum şi implementarea de noi tehnologii şi concepte de management de reţea; acestea sunt prezentate în Capitolul II.4.

Integrarea pe scarǎ largǎ a energiei eoliene necesitǎ o creştere semnificativǎ în capacitatea de trasnport, precum şi alte mǎsuri de dezvoltare, ambele aplicate în cadrul şi între ţǎrile membre ale UE.

Pe de altǎ parte, trebuie dezvoltate proceduri corecte şi adecuate care sǎ permitǎ accesul la reţele a energiei eoliene chiar şi acolo unde capacitatea acestora este limitatǎ.

Crearea unei reţele maritime transnaţionale ar oferi nu numai accesul la imensa resursǎ pe care o constituie zona maritimǎ, ci ar îmbunǎtǎţi totodatǎ şi schimburile transfrontaliere care au loc între aceste ţǎri, decongestionând sistemele de interconectare existente.

Îmbunǎtǎţirea reţelei europene necesitǎ atât o consolidare a coordonǎrii la nivel European în ceeea ce priveşte planificarea acestora dar şi dezvoltarea cooperǎrii între toate pǎrţile implicate, mai cu seamǎ la nivelul operatorilor din sistemele de transmisie (TSOs).

Este nevoie de asemenea de un management mai activ al reţelelor la nivelul distribuţiei. În scopul ameliorǎrii compatibilitǎţii reţelei la creşterea transportului de energie electricǎ, atât la nivel transfrontalier cât şi regional, este necesarǎ creşterea compatibilitǎţii dintre reţelele electrice. Aceastǎ acţiune satisface concomitent interesele industriei eoliene şi piaţa de energie electricǎ internǎ.

Figurile S.7-S.9 aratǎ trei exemple de configurare a centralelor eoliene maritime în Marea Nordului

Figura S.7 Prezentarea reţelelor de înaltǎ tensiune “super grid” care transmit energia eolianǎ pe teritoriul European

  Sursa : Dowling and Hurley (2004)

Figura S.8 Propunerea de reţea maritimǎ a lui Statnett

Sursa: Statnett (2008)

Figura S.9 Reţeaua maritimǎ examinatǎ într-un studiu realizat de cǎtre Greenpeace

Sursa: Woyte (2008)

Cerinţele conectǎrii la reţeaua electricǎ

Conform codurilor de reţea, cerinţele tehnice specifice în materie de abateri, controlul energiei active şi reactive, al dispozitivelor de protecţie şi al calitǎţii energiei, se schimbǎ când creşte penetrarea şi când energia eolianǎ îşi asumǎ competenţe suplimentare, cum ar fi reglajul activ şi serviciile de support reţea (Capitolul II.5).

Se vorbeşte mai degrabǎ despre o tendinţă spre piaţa pentru servicii de control, decât despre impunerea unor condiţii obligatorii. În principiu, aceasta ar fi logic din punct de vedere economic, alegerea vizând generatorul cel mai apt sǎ producǎ aceste servicii.

Pe mǎsurǎ ce se dezvoltǎ folosirea energiei eoliene, existǎ o nevoie tot mai mare de a propune un ansamblu armonizat de reguli - incluse în Codul Reţelelor - care sǎ necesite o concertare între industria energiei eoliene şi operatorii de sistem.

Contribuţia energiei eoliene la compatibilitatea de sistem

 Pentru nivele scǎzute de penetrare a energiei eoliene, creditul relativ al capacitǎţii de energie eolianǎ (astfel spus, capacitatea “sigură”, considerată ca o parte din capacitatea totalǎ de energie eolianǎ instalatǎ) este apropiat de producţia medie (factorul de încǎrcare) pe durata perioadei considerate (de obicei la vârful de sarcină). Pentru ţǎrile din Europa de nordacest indicator este în general de 25 pânǎ la 30 la sutǎ (terestru) şi pânǎ la 50 la sutǎ (maritime). Cu creşterea nivelurilor de penetrare a energiei eoliene în sistem, creditul sǎu relativ de capacitate se reduce. Dar aceasta nu înseamnǎ, dupǎ cum aratǎ capitolul II.6, cǎ o capacitate convenţionalǎ mai micǎ poate fi înlocuitǎ, ci mai degrabǎ cǎ adǎugând o nouǎ capacitate eolianǎ la un sistem cu nivel de penetrare eolian ridicat, substituirea în sistem a capacitaţilor clasice este mai micǎ decât  în cazul primelor implantaţii eoliene.

Concepţia pieţei

În interesul integrǎrii economice a energiei eoliene sunt necesare schimbǎri ale regulilor pieţei în toatǎ Europa, astfel încât pieţele sǎ funcţioneze mai rapid şi  pe termene mai scurte (în general pe trei ore  sau chiar mai puţin). Aceasta va reduce la minimum incertitudinea previziunilor şi nevoile de echilibrare de ultimǎ orǎ. Şi alte avantaje economice substanţiale sunt de aşteptat de la creşterea geograficǎ a pieţei şi de la stabilirea unor reguli adecvate în schimburile energetice transfrontaliere.

Date economice ale integrǎrii energiei eoliene

 Introducerea unor cantitǎţi semnificative de energie eolianǎ în reţeaua electricǎ aduce cu ea o serie de efecte economice, atât pozitive cât şi negative. Doi factori principali determinǎ costurile de integrare a energiei eoliene : nevoile de echilibrare şi infrastructura reţelei (Capitolul II.7). Costul de echilibrare adiţional într-un sistem de alimentare electricǎ rezultǎ din natura variabilǎ a energiei eoliene, necesitând adaptǎri din partea celorlalţi furnizori pentru a ţine seama de variaţiile imprevizibile între cerere şi ofertǎ. Evidenţa studiilor naţionale aratǎ cǎ aceste costuri adiţionale reprezintǎ doar o micǎ parte din costurile de producere a energiei eoliene şi din costurile globale de echilibrare a sistemului electric.

Figura S.10 prezintǎ costurile din mai multe studii, în funcţie de gradul de penetrare a energiei eoliene. Costurile de echilibrare cresc proporţional cu gradul de penetrare a energiei eoliene, dar valorile absolute sunt moderate şi întotdeauna inferioare sumei de 4 €/MW/orǎ la un nivel de penetrare de 20 la sutǎ (cel mai adesea sub 2 €/MWorǎ).

  Figura S.10 Rezultate preluate din evaluǎri privind creşterea costurilor de echilibrare şi de exploatare determinate de energia eolianǎ

  Sursa : Holttinen (2007)

  Costurile de modernizare a reţelei rezultǎ din necesitatea de a conecta centralele eoliene si din capacitatea suplimentarǎ cerutǎ pentru a transporta o cantitate mai mare de curent electric pe reţelele de transport şi distribuire. Anumite reţele trebuiesc, de asemenea, adaptate pentru a îmbunǎtǎţi gestiunea tensiunii. Este necesarǎ o capacitate suplimentarǎ de interconexiune între ţǎri, pentru a beneficia de avantajele la scară continentală aduse de resursa eolianǎ. Orice ameliorare a infrastructurii care rǎspunde acestor cerinţe va permite obţinerea unor beneficii multiple pentru sistem, costul acesteia nefiind astfel alocat doar producerii energiei eoliene. Costul modificǎrii sistemelor electrice odată cu introducerea unor cantitǎţi semnificative de energie eolianǎ creşte în mod proporţional cu gradul de penetrare a energiei eoliene. Identificarea unei situaţii economice optime nu este uşoarǎ, deoarece costurile sunt însoţite de avantaje. Avantajele includ reduceri semnificative ale consumului de combustibili fosili precum şi reducerea costurilor datoratǎ scǎderii dependenţei energetice. Beneficiul este deja vizibil la nivelul preţurilor mai scǎzute pe pieţele de schimb de energie - unde sunt oferite mari cantitǎţi de energie eolianǎ. Din studiile efectuate pânǎ acum, extrapolând rezultatele la niveluri înalte de penetrare, este clar cǎ integrarea de mai mult de 20 la sutǎ de energie eolianǎ în sistemul energetic UE ar fi beneficǎ din punct de vedere economic.

Experienţa şi studiile efectuate ne dau rezultate pozitive în ceea ce priveşte posibilitatea de realizare şi soluţiile de integrare a capacitǎţii de energie prevǎzutǎ în Europa pentru anii 2020, 2030 si ulterior. Chestiunile imediate se referǎ în principal la calea cea mai economicǎ de a trata problemele de concepţie şi de funcţionare ale sistemului de energie electricǎ, modernizarea retelei electrice, regulile de racordare si concepere a pieţei energiei electrice. Unul dintre obiective este crearea unor reguli de piaţǎ adecvate, inclusiv incitative, pentru a permite dezvoltarea producţiei si transportului de energie electricǎ pânǎ la adaptarea lor la producţii variabile şi descentralizate (mai ales prin creşterea flexibilitǎţii şi prin mai mari capacitǎţi de interconectare). Sunt necesare studii la nivel european pentru a constitui o bazǎ tehnicǎ şi ştiinţificǎ de modernizare a reţelei si organizare a pieţei.