Ob podnebnih spremembah postaja shranjevanje električne energije vse pomembnejše
Ekstremno visoke temperature, dolgotrajne suše in nizki vodostaji rek vplivajo tudi na proizvodnjo električne energije. Takšne razmere kažejo, kako pomemben je raznolik in prilagodljiv elektroenergetski sistem, v katerem imajo pomembno vlogo tudi hranilniki energije.
Vremenske in podnebne razmere vse izraziteje vplivajo na delovanje elektroenergetskih sistemov. Zaradi manjših pretokov se lahko zmanjša proizvodnja hidroelektrarn, visoke temperature in omejena razpoložljivost vode za hlajenje pa lahko vplivajo tudi na obratovanje jedrskih in termoelektrarn.
Hkrati se med vročinskimi valovi zaradi intenzivnejšega hlajenja povečuje poraba električne energije. Elektroenergetski sistem je tako lahko obremenjen z dveh strani: proizvodnja nekaterih elektrarn se zmanjša prav v času, ko se potrebe po električni energiji povečujejo.
Vsi energetski viri niso enako odvisni od vremena
Proizvodnja vremensko odvisnih obnovljivih virov se spreminja glede na trenutne vremenske razmere, proizvodnja hidroelektrarn pa je odvisna tudi od razpoložljivosti vode. Zanesljiv elektroenergetski sistem zato ne more temeljiti zgolj na enem viru, temveč potrebuje ustrezno kombinacijo proizvodnih virov, zmogljivo prenosno omrežje, povezovanje s sosednjimi sistemi, prilagajanje porabe in hranilnike električne energije.
Hranilniki omogočajo, da električno energijo shranimo takrat, ko je je v sistemu dovolj, ter jo uporabimo v obdobjih povečane porabe ali zmanjšane proizvodnje. Med tehnologije za shranjevanje velikih količin energije sodijo tudi črpalne hidroelektrarne.
Črpalna hidroelektrarna kot velik hranilnik energije
Črpalna hidroelektrarna deluje drugače kot pretočna hidroelektrarna. Njena glavna naloga ni stalna proizvodnja električne energije iz trenutnega pretoka reke, temveč shranjevanje energije.
Ob presežkih električne energije v omrežju jo uporabi za črpanje vode iz nižje ležečega v zgornje akumulacijsko jezero. Ko se potrebe po električni energiji povečajo, voda iz zgornjega akumulacijskega jezera steče skozi turbine, proizvedena električna energija pa se odda v omrežje.
ČHE tako deluje podobno kot velika baterija: električno energijo s črpanjem pretvori v potencialno energijo vode in jo pozneje – ob upoštevanju izgub pri pretvorbi – ponovno vrne v sistem. S tem omogoča tudi učinkovitejše vključevanje vremensko odvisnih obnovljivih virov, saj lahko energijo, proizvedeno v času presežkov, shranimo za poznejšo uporabo.
Kaj to pomeni za ČHE Kozjak?
ČHE Kozjak bo delovala po načelu kroženja vode med spodnjim in zgornjim bazenom. Ko bo električne energije dovolj, se bo voda črpala v zgornje jezero, ob povečani potrebi po električni energiji pa bo po tlačnem cevovodu stekla nazaj proti Dravi in pri tem poganjala turbine. Pri rednem obratovanju bo voda krožila med zgornjim akumulacijskim jezerom in spodnjo akumulacijo HE Fala, pri čemer se vodni potencial reke Drave ne bo trajno zmanjševal, saj se bo načrpana količina vode po proizvodnji električne energije vrnila v spodnjo akumulacijo.
Njeno obratovanje ne bo temeljilo na trenutnem naravnem pretoku Drave na enak način kot proizvodnja pretočnih hidroelektrarn. Zato bo lahko tudi v obdobjih zmanjšanih pretokov, ko je proizvodnja pretočnih hidroelektrarn manjša, prispevala k stabilnejšemu delovanju elektroenergetskega sistema.
Obratovanje bo potekalo v okviru dovoljenih kot akumulacije ter ob upoštevanju vodnega režima, delovanja celotne verige hidroelektrarn na Dravi in vseh predpisanih okoljskih ter obratovalnih pogojev.
Pri nadaljnjem projektiranju bodo upoštevani posodobljeni hidrološki podatki, vplivi podnebnih sprememb in različni scenariji ekstremnih vremenskih razmer. V okviru presoje vplivov na okolje bodo obravnavani tudi vplivi obratovanja na vodostaj in vodni režim, kakovost in temperaturo vode ter vodne organizme. Na podlagi strokovnih analiz bodo določeni pogoji obratovanja ob hkratnem varovanju vodnega okolja.
Stabilnost omrežja ni le vprašanje količine energije
Za zanesljivo oskrbo ni pomembno le, da je električne energije dovolj. Elektroenergetski sistem mora ves čas ohranjati ustrezno frekvenco in napetost ter se ob nenadnih spremembah v proizvodnji ali porabi hitro ponovno uravnotežiti. To postaja z večanjem deleža vremensko odvisnih virov še pomembnejše.
Na pomen ustreznega uravnavanja je opozoril tudi razpad elektroenergetskega sistema na Iberskem polotoku aprila 2025. Preiskava je pokazala, da je bil dogodek posledica kombinacije več dejavnikov, med drugim pomanjkljivosti pri uravnavanju napetosti in jalove moči, hitrih zmanjšanj proizvodnje ter zaporednih izklopov proizvodnih naprav.
ČHE Kozjak bo lahko hitro prilagajala svojo moč ter sodelovala pri uravnavanju frekvence in napetosti. Njena natančna vloga in odzivnost bosta odvisni od končne izbire tehnološke opreme, načina obratovanja ter zahtev sistemskega operaterja.
Pri načrtovanju in priključevanju na omrežje bo morala izpolnjevati veljavne evropske in nacionalne zahteve glede odzivanja na spremembe frekvence in napetosti, delovanja ob motnjah ter podpore stabilnosti elektroenergetskega sistema.
Pomemben del odpornejšega energetskega sistema
Črpalne hidroelektrarne ne morejo preprečiti suše ali povečati naravnih pretokov rek, lahko pa zmanjšujejo posledice nihanj v proizvodnji in porabi električne energije. ČHE Kozjak bo kot velik hranilnik energije prispevala k prožnejšemu in odpornejšemu delovanju elektroenergetskega sistema, učinkovitejšemu vključevanju vremensko odvisnih obnovljivih virov ter zanesljivejši oskrbi z električno energijo.
