Изван митова: Поузданост соларне енергије и њена стабилизирајућа улога у модерним електричним мрежама

Деценијама је конвенционална мудрост у енергетском сектору сматрала да су обновљиви извори-посебно соларна енергија{1}}сувише испрекидани и непоуздани да би служили као кичма за модерне системе електричне енергије. Упорна заблуда је да се соларни панели брзо деградирају, отказују под стресом и, што је још горе, уносе хаос у фино избалансиран плес понуде и потражње у електричној мрежи. Критичари су често тврдили да соларна енергија није само превртљива већ и претња стабилности мреже, способна да изазове промене напона и нестанке струје.

Међутим, ово гледиште је све више застарело. Ослањајући се на вишедеценијске оперативне податке, напредак у енергетској електроници и стварно-светско искуство интеграције у мрежу, појављује се сасвим другачија слика: соларна технологија се показала изузетно поузданом, а када се промишљено примени, активно побољшава отпорност и стабилност мреже. Овај чланак има за циљ да демистификује техничку реалност која стоји иза соларне поузданости и њеног позитивног утицаја на електроенергетске системе.

Прва помисао неких људи о соларним панелима је да су непоуздани. Али заправо, ово више није случај! Већина фотонапонских панела данас су далеко поузданији, јачи него икада раније и потребно им је много мање акција одржавања него претходни облици генерисања енергије. За разлику од гаснотурбинских мотора и дизел мотора (који имају ротирајућу машину), соларни панели немају ротирајућих делова, што значи да немају места за хабање, кидање и/или подмазивање. Главна компонента у соларном панелу, 'полупроводнички спој', направљена је коришћењем доказане силиконске технологије која се успешно користи у електроници више од 50 година и која се показала као апсолутно поуздана!

У дугорочним{0}}студијама о процени животне средине, као што су оне које спроводи Национална лабораторија за обновљиву енергију Сједињених Држава (НРЕЛ), студије показују да висококвалитетни фотонапонски модули доживљавају годишњу деградацију номиналне производње за мање од 0,5% годишње; многи системи инсталирани током 1980-их и 1990-их тренутно производе 80% или више од првобитне номиналне производње након више од 30 година рада. Већина произвођача фотонапонских модула даје гаранцију за фотонапонске модуле у трајању од минималног периода од 25 година; међутим, модули ће вероватно остати у функцији дуго након овог датума. Иако се кварови дешавају отприлике као резултат спољних фактора (тј. неправилна инсталација, екстремни временски услови), инхерентна стопа отказа фотонапонских модула је испод 0,05% годишње-стопа отказа већине других технологија за производњу енергије, укључујући многе компоненте у електрани на фосилна горива-једнака је или нижа од стопе квара фотонапонских модула, а чини да су соларни модули поуздани.

 

Други, више технички мит је да соларна енергија "уништава" стабилност мреже. Ова забринутост је историјски произашла из раних{1}}инвертера везаних за мрежу, који су дизајнирани да једноставно потисну што је више могуће енергије у мрежу и одмах искључе ако дође до било каквог поремећаја. Иако би ово пасивно понашање, у теорији, могло да смањи инерцију система, то више није норма.

Данашњи{0}}инвертори који подржавају мрежу-који се често називају „паметни претварачи“ или „инвертори-који формирају мрежу“-мењају игру{4}}. Они укључују напредне контролне функције које активно доприносе здрављу мреже. Кључне карактеристике укључују:

Контрола напона и фреквенције:Паметни претварач може исправити одступања напона и фреквенције као нормални синхрони генератори АВР прилагођавањем њихове стварне и реактивне излазне снаге у милисекундама.

Могућност вожње{0}}кроз:Нови инвертори имају могућност проласка{0}}која им омогућава да наставе да подржавају мрежу током краткотрајних кварова (на пример, ако се догоди удар грома или грана дрвета падне на далековод) и поново{1}}убризгавају снагу назад у мрежу чим се квар отклони.

Синтетичка инерција:Солар нема физичку ротирајућу масу парне турбине, али напредни инвертори имају могућност да црпе и убризгавају снагу великом брзином како би симулирали инерцију када се фреквенција мења. Ова синтетичка инерција даје конвенционалним генераторима драгоцене милисекунде да се повећају до максималног излаза.

Далеко од тога да дестабилизују мрежу, ове карактеристике омогућавају соларним зонама-са великом пенетрацијом да раде са већом отпорношћу. На пример, у Јужној Аустралији-региону са преко 60% тренутних обновљивих извора-мрежа-инвертори су успешно покренули локалне мреже- након великог раздвајања система, нешто што је раније било могуће само са хидро или гасним постројењима.

Дистрибуирана производња соларне енергије смањује стрес на постојећим далеководима, захваљујући томе што се производи ближе месту коришћења него традиционална електрична енергија заснована на{0}}мрежи. Традиционална производња електричне енергије ослања се на велике производне станице које производе електричну енергију, која се затим преноси стотинама километара високонапонским далеководима, да би се на крају користила тамо где је потребна. Овај модел (главна-и-крака) дозвољава губитак између 8 - 10% оригиналне производње снаге и ствара једну тачку квара. На пример, када стуб за пренос или торањ падне, може се створити масивни замрачење као резултат типичног дизајна главчине-и-решетке.

Стварањем ускладиштене или произведене електричне енергије, коришћењем дистрибуиране соларне енергије у близини места потрошње, смањује се количина електричне енергије која се транспортује од трафостанице до потрошачке тачке. То значи да је потражња потрошача за електричном енергијом смањена у односу на оно што је тренутно приказано коришћењем традиционалне мреже. Ово смањење потражње ће одложити или можда чак елиминисати потребу за скупим надоградњама система преноса и дистрибуције. Поред тога, током шумских пожара, урагана и/или сајбер напада, постојаће велики број дисперзованих соларних + складишних објеката, који ће моћи да створе микромреже да, бар делимично, наставе да напајају кључне објекте (попут третмана воде и болница), док се укупна централна електрична мрежа труди да се обнови. То је оно што називамо отпорношћу мреже.

Давно су људи мислили да соларна технологија није поуздана и да може уништити мрежу. Сада постоје деценије историје рада које показују да су фотонапонски (ПВ) модули поуздана и издржљива компонента, дакле, врло мало одржавања и дуго година поузданости. Технологија инвертера је брзо еволуирала и претворила је соларну енергију из пасивног, понекад проблематичног извора енергије да буде активан учесник у стабилности мреже обезбеђујући подршку напона, регулацију фреквенције и синтетичку инерцију. Коришћењем соларне енергије у дистрибуираној апликацији, помаже у ублажавању загушења у преносу и повећању отпорности електричне мреже на велике сметње.

Како убрзавамо нашу енергетску транзицију, важно је да сви инжењери, креатори политике и јавност користе најновију технологију која им је доступна, уместо да користе прошле страхове о самој технологији. Стога се соларна енергија трансформише из једне од најслабијих карика у једну од најзначајнијих и стабилизујућих компоненти електричне мреже у 21. веку.