Miķelis Dzikēvičs, RTU

1. 1
03.12.2020.
Miķelis Dzikēvičs
Vadošais pētnieks
Saražotās saules enerģijas
uzkrāšanas iespējas
Kā efektīvi uzkrāt un izmantot saražoto enerģiju

2. 22
Galvenās tendences
Rīgas Tehniskā universitāte
Uzkrāšana: -80%
(2010-2018)
Ražošana: -90%
Litija akumulatoru cenas PV šūnu cenas

3. 33
Galvenās tendences
Rīgas Tehniskā universitāte
Elektroenerģijas ražošana (TWh/gadā)
IRENA “A roadmap to 2050”

4. 44
Galvenās tendences
Rīgas Tehniskā universitāte
Ražošanas jauda un uzkrāšanas jauda
“uzstādi un aizmirsti” “jāsāk domāt ko darīt tālāk”

5. 55
Galvenās tendences
Rīgas Tehniskā universitāte
Uzstādītās enerģijas uzkrāšanas jaudas
90%
9%
1%
Elektroenerģijas tīkla dalībniekiem
Ne-mājsaimniecībām
Mājsaimniecībām

6. 66
Enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas
Rīgas Tehniskā universitāte
Elektromagnētiskā Siltuma Elektroķīmiskā Mehāniskā Ķīmiskā
Enerģijas uzkrāšanas metodes
• Superkapacitatori
• Supervadītāju
magnētiskās
• Termiskās masas
• Kausētā sāls
• Ūdens/ledus
• Li-jonu baterijas
• Pb-svina
baterijas
• Plūsmu baterijas
• Kausētā nātrija
baterijas
• Hidrosistēmas
• Uzsūknētās
hidrosistēmas
• Spararata
• Saspiesta gaisa
(CAES)
• Sliežu uzkrāšanas
sistēmas
• Ūdeņradis
• Metāns

7. 77Rīgas Tehniskā universitāte
Tehnoloģijuizmaksas
ESMAP Technical report 006/15 Bringing variable renewable energy up to scale

8. 88
Klasifikācija pēc jaudas
Rīgas Tehniskā universitāte
ESMAP Technical report 006/15 Bringing variable renewable energy up to scale

9. 99
Enerģijas
uzkrāšanas
pielietojumi
Rīgas Tehniskā universitāte
Palielinoties RES jaudai
palielināsies nepieciešamība
pēc dažāda veida uzkrāšanas

10. 1010
Tīkla frekvences regulēšana
Rīgas Tehniskā universitāte
Baterijas (97.7% RegD)
Tradicionālās turbīnas (90.6% RegA)
Performance, Mileage and the Mileage Ratio, Scott Benner, 2015
Hidrostacijas (74.7% RegD)
Baterijas ir spējīgas ātri
reaģēt un nodrošināt
stabilitāti tīklā
RegD – dinamiska ātra regulācija
RegA – tradicionāla lēnāka regulācija

11. 1111Rīgas Tehniskā universitāte
Hornsdale Jaudas Rezerves (HPR) stacijas galvenie
uzdevumi:
1) Enerģijas arbitrāža
2) Rezerve neparaudzētiem gadījumiem
3) Frekvences stabilizācija
100 MW/129 MWh
Tīkla frekvences regulēšanas piemērs Austrālijā
HPR Year 2 Technical and Market Impact Case Stufy, Aurecon

12. 1212Rīgas Tehniskā universitāte
Tīkla frekvences regulēšanas piemērs Austrālijā
FCAS – frekvences kontroles papildus pakalpojums
HPR Year 2 Technical and Market Impact Case Stufy, Aurecon
HPR pēc uzstādīšanas ir būtiski samazinājis izmaksas konkrētajā reģionā

13. 1313Rīgas Tehniskā universitāte
Gāzes turbīnas
stacijas
reakcijas ātrums
ESMAP Technical report 006/15 Bringing variable renewable energy up to scale
Ja baterijas var pilnu
jaudu sasniegt sekundēs,
tad gāzes turbīnām tas var
prasīt vairākas desmit
minūtes atkarībā no
tehnoloģijas

14. 1414
Pīķu pārbīde
Rīgas Tehniskā universitāte
Uddin, 2018
BESS – bateriju enerģijas uzkrāšanas sistēmas
Pirms pīķu pārbīdes
Pēc pīķu pārbīdes
BESS uzlāde
BESS izlāde tīklā
BESS uzlāde
Ar mainīga enerģijas avota (saule, vējš) uzkrātu enerģiju var nosegt pīķa slodzes

15. 1515
Enerģijas uzkrāšanas pielietojumi
Rīgas Tehniskā universitāte
Dienas pīķis
Strauja izmaiņa
Apcirpšana
(Curtailment)
Vēja jauda
Tradicionālo staciju
jauda
Patēriņa jauda
Stacijas pie minimālām jaudām

16. 1616Rīgas Tehniskā universitāte
Piemērs ar
pārpalikumu

17. 1717
Saules enerģijas radīta nestabilitāte jeb «pīles līkne»
Rīgas Tehniskā universitāte
EUROPEAN COMMISSION Study on energy storage – Contribution to the security of the electricity supply in Europe (2020)
Lielākas uzstādītās saules jaudas rada lielākas
variācijas enerģijas ražošanā
50 GW uzstādītā
saules jauda
15 GW uzstādītā
saules jauda
Bez saules
jauda
Atlikusījauda(GW)
Piemērs ar Franciju
Artelys, 2017

18. 1818
Enerģijas nodrošināšanas laiks
Rīgas Tehniskā universitāte
Tehnoloģija
Minimālā slodze (% no
pilnas slodzes)
Paaugstināšanas
ātrums (% no pilnas
slodzes/min)
Karsta uzsākšanas laiks
(h)
Ūdens rezervuārs 5 15 0.1
Vienkārša gāzes turbīna 15 20 0.16
Ģeotermālā 15 5 1.5
Gāzes turbīnas
kombinēta cikla
20 8 2
Koncentrētā saules
stacija
25 6 2.5
Tvaika (gāzes, naftas) 30 7 3
Ogles stacija 30 6 3
Bioenerģija 50 8 3
Lignīta 50 4 6
Atomstacija 50 2 24
Miguel Angel Gonzalez-Salazar, 2017

19. 1919
Saules enerģijas ražošanas balansēšana ar
vairākiem parkiem
Rīgas Tehniskā universitāte
ESMAP Technical report 006/15 Bringing variable renewable energy up to scale
Mākoņi rada papildus svārstības saules dienas
ciklā, attiecīgi to var balansēt ar lielāku skaitu PV
parku dažādās vietās

20. 2020Rīgas Tehniskā universitāte ESMAP Technical report 006/15 Bringing variable renewable energy up to scale
Saules enerģijas ražošanas balansēšana ar vēja
enerģiju
Saules enerģija pieejama vairāk vasarā, bet parasti vēja enerģija ziemā
– dodot iespēju gada griezumā balansēt enerģijas jaudu no mainīgiem
avotiem

21. 2121Rīgas Tehniskā universitāte
EUROPEAN METIS Studies Study S11 (2018)
PārražošanaPārražošana Katrai valstij savs
risinājums

22. 2222Rīgas Tehniskā universitāte
EUROPEAN METIS Studies Study S11 (2018)
Fleksibilitātes trūkums
Valstis, kurām dēļ zemās elastības ir jāsedz atjaunojamās enerģijas
neražošana to pieejamības periodā dēļ pārprodukcijas

23. 2323Rīgas Tehniskā universitāte
EUROPEAN METIS Studies Study S11 (2018)
Dienas elastība
Nedēļas elastība

24. 2424Rīgas Tehniskā universitāte
Shaner (2018)
Gada elastība

25. 2525Rīgas Tehniskā universitāte
Shaner (2018)
Uzstādītās jaudas
efektivitāte
Lai nodrošinātu nepieciešamo
jaudu tikai ar sauli un vēju būtu
jāuzstāda daudz lielākas jaudas.
Uzglabāšana ļauj samazināt
uzstādāmās jaudas un
paaugstināt to efektivitāti.
0 h ar uzglabāšanu
12 h
4 dienas
32 dienas
Uzglabāšanas ilguma iespējas:

26. 2626Rīgas Tehniskā universitāte
Pierpont (2017)
Dienas pārbīdes teholoģiju izmaksas
Dabasgāzes pīķa stacijas un hidrostacijas pagaidām ir ar zemākām
izmaksām, bet 2030 gadā jau būs pretēji.
Kapacitātes faktors 30%

27. 2727
Rādītāju salīdzināšana
Rīgas Tehniskā universitāte
Santanu Mukherjee (2018)

28. 2828Rīgas Tehniskā universitāte
www.swecourbaninsight.com/
Miķelis Dzikēvičs
Dr.sc.ing, vadošais pētnieks
mikelis.dzikevics@rtu.lv
RTU Vides aizsardzības un siltumu sistēmu institūts
Nākotnes problēmu risinājumus veidos dažādas tehnoloģijas