Mi az a sötét szélcsend? És hogyan tudunk ellene tenni?
Sötét szélcsend: nincs nap, nincs szél
A sötét szélcsendnek nincs igazán átfogó és egységes definíciója. A fogalom a szoros értelmezésnél maradva olyan hosszabb időszakokat jelöl, amikor nem süt a nap, és nem fúj a szél. Tehát sötétség van, ami szélcsenddel párosul.
Ez azt jelenti, hogy sem a napelemek, sem a szélerőművek (WEA) nem érik el a megújuló energiarendszerekkel megvalósítandó villamosenergia-ellátáshoz szükséges teljesítményt. Ami a további ok-okozati összefüggéseket illeti, a sötét szélcsend tehát a villamosenergia-betáplálás érezhető visszaeséséhez vezetne. Ez bizonyos kihívások elé állítja az olyan társadalmat, amelynek az a célja, hogy energiaszükségletét fenntartható módon, megújuló forrásokból fedezze.
Milyen gyakran fordulnak elő a sötét szélcsendek, és meddig tartanak valójában?
Különösen a téli időszakban nő a lehetősége annak, hogy az elektromos energia kínálata és kereslete nagyon eltérő legyen. A hideg és sötét hónapokban az energiaszükséglet egyedül a fűtés és a világítás többlete miatt magas. Ugyanakkor a nappalok is rövidebbek. Ennek eredményeként csökken a napfény időbeli elérhetősége. Ha ehhez gyenge széllel járó időszakok is társulnak, akkor a Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal „hideg, sötét szélcsendről“ beszél.
Érdekes módon ezek a „hideg, sötét időszakok“ a környezetvédelmi hatóság tájékoztatása szerint egy pontosan meghatározott időablakban fordulnak elő. A legnagyobb gyakorisággal ez mindössze a január 23. és február 6. közötti kéthetes időszakot öleli fel. Ez a 2006 és 2016 közötti mérések eredménye – amit a hagyományos erőművek használata is bizonyít, amelyek a megnövekedett energiaigényt fedezték. A Deutschlandfunk szerint a kölni székhelyű Science Media Center három hosszabb árampangásról számol be a téli hónapokban 2015. és 2020. között.
Miért olyan fontos a tárolás ahhoz, hogy hatékonyan ellensúlyozni lehessen a sötét szélcsendeket?
Az energiatárolók legismertebb formái közé tartoznak az akkumulátorok. Az elektromos energia megőrzésének azonban más módjai is vannak. A tárolás minden formája azon az elven alapul, hogy egy energiaformát úgy alakítanak át, hogy az „tárolhatóvá“ váljon, és így különböző időpontokban felhasználható legyen. Ilyen például az az eset, ahol az elillanó villamos energiát kémiai energiává alakítják át.
Jól ismert példák erre az akkumulátorok különböző formái és a Power-to-X széles területe a vizet hidrogénné és oxigénné átalakító elektrokémiai elektrolízissel. Az energiatárolók működési elve alapulhat a helyzeti és a mozgási energián is – például szivattyús tározók, sűrített levegős tárolórendszerek vagy forgó tömeget használó lendkerekes tárolók formájában. A termikus egységek, például a jégtárolók szintén egyre fontosabbá válnak az elektromos alapú hőátalakítás során.
Mit nyújthatnak az akkumulátorok a sötét szélcsend ellen?
Ha a szélerőműtelepeket ipari akkumulátoros tárolóval kombinálják, akkor a szélturbinák funkcionális erősítést kapnak a sötét szélcsend ellensúlyozására. A tároló felveszi a megtermelt energiát, amely kvázi felesleges akkor, amikor a szél fúj, és a szükségesnél több villamos energiát termel.
Ha viszont szélcsend van, akkor a tárolóból lehet áramot a hálózatba betáplálni. Az akkumulátorok tehát pufferként működnek, és értékesek a hálózati stabilitás szempontjából – a sötét szélcsendeken kívül is. Ez a struktúra különösen érdekes a régebbi építésű szélerőműtelepek esetében, amelyek nem jogosultak az állami támogatási időszakokra. Ugyanez a működési elv érvényes a fotovillamos rendszerekkel való kombinációra is. Ha a napfényből származó hozam meghaladja a keresletet, akkor azt tárolják. Ha viszont vastag felhőrétegek vonulnak át az égbolton, akkor a tároló célzottan betáplál a hálózatba.
Mi köze van a sötét szélcsendnek a terhelésmenedzsmenthez?
A sötét szélcsend ellátásbiztonságra gyakorolt hatásainak korlátozására szolgáló műszaki lehetőségek hasonlóak azokhoz, amelyekre jelenleg az épületirányítás és a gyárak automatizálása során a terhelésmenedzsment ill. a terhelési csúcsok menedzselése vagy a terhelési csúcsok levágása (peak shaving) néven összpontosítanak.
A terheléscsúcsok drágák, és megterhelik a tápellátó hálózatot. Az energiatárolók felhasználhatók a csúcsfogyasztások elsimítására – más szóval a teljesítményigény csúcspontjainak leborotválására. Innen származik az angol „peak shaving“ kifejezés. A tárolók ezért jól használhatók a hálózat harmóniájának megteremtésére. Az egész dolog még hatékonyabbá válik, ha az elektromos energia termelése és fogyasztása a szektorok összehangolása révén jut összhangra.
Mit nyújt a szektorok összehangolása az All Electric Society teljesen elektromos társadalomban a sötét szélcsend idején?
A szektorok összehangolásával – például az épületek, a termelő létesítmények, a tárolók és a fotovillamos rendszerek energetikai és adattechnikai összekapcsolásával – hatékony energetikai együttes hozható létre. Ezáltal lehetséges az energiaáramlások áthelyezése egy intelligens mikrohálózaton belül.
Az energiafogyasztók és -termelők közötti szoros kapcsolat garantálja a kiegyenlítést. Az egészet egy önmagát egy szintre hozó rendszerhez lehet hasonlítani. Ezen túlmenően a szektorok összehangolása megnyitja annak a lehetőségét, hogy egész rendszereket lehessen irányítani, azok sokféle keresztkapcsolódásával és függőségével együtt. A szektorok összehangolása a kulcs az All Electric Society felé vezető út előkészítéséhez – és egyben hatékony eszköz a sötét szélcsend ellen.
Összegzés
A sötét szélcsend természetes eredetű, ezért nem lehet megelőzni. A tanulmányok azt mutatják, hogy hosszabb nap- és szélmentes időszakok csak ritkán fordulnak elő az év során. A szektorok intelligens összehangolásával, az információszerzés digitális módjaival és mindenekelőtt az energiatárolók használatával azonban a sötét szélcsendek hatásai eredményesen és már ma rendelkezésre álló szabványos technikákkal kezelhetők.
Lépjen kapcsolatba szakértőinkkel!
További hozzájárulások
Az energiatárolók összekötik a szektorokat
Az innovatív csatlakozástechnika jelentősége az energiatárolók biztonságos üzemelése és az All Electric Society megvalósítása szempontjából.
Zöld energia biztonsággal
Hauke Kästing és a Phoenix Contact megvédi a szélerőműveket a kiberbűnözés ellen.
Egyenáramú hálózatok a szektorok összehangolásához
Az elektromobilitás, a napelemes rendszerek és az akkumulátoros tárolók forradalmasítják az ipart.