Is photovoltaic capable to replace heat power plants in the future?

• Autorzy: Gajer Mirosław , Handzel Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.15199/180.2023.2.1

Warianty tytułu

PL

Czy fotowoltaika jest w stanie zastąpić w przyszłości elektrownie cieplne?

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A sudden gain of power installed in Polish photovoltaics during the recent years has been undoubtedly a great surprise for all. From the marginal position few years ago photovoltaics has become the unquestionable leader in respect of the installed power value from among the different types of renewable electric energy sources. It is anticipated that in the current year, the total value of power installed in Polish photovoltaic system will exceed value of 15 GW, leaving far behind – in this respect - wind energetics, even not mentioning other renewable sources of electric energy. Obtaining such high results was mainly possible owing to the state subsidies, developed governmental programs but also to a common enthusiasm which was the share of broad masses of our society – possessing of own power plant on the roof of one’s house became, at a certain moment, something fashionable and also, something which the majority of the owners of single family houses wanted to possess (at least to impress the neighbours). A specific euphoria which appeared in connection with the photovoltaics causes that there are announced extremely ambitious plans for its further development and the anticipated future values of the power installed in the photovoltaic panels make you feel dizzy. During the mentioned discussions, we forget that the heat power plants in Poland still constitute the basis of functioning of electric energy system. They produce still more than ca. ¾ of electric energy, produced in our country. Meanwhile, we may often and often meet the publicly announced opinion that heat power plants are no longer necessary because in the nearest future, the decided majority of the electric energy consumed in the country will come only and exclusively from renewable sources; the supreme role will be, of course, played by photovoltaics. Indeed, according to the respective decisions, which were once undertaken by the governmental authorities, most of the Polish coal-fired power plants will cease completely their activity as soon as during the nearest several years. The authors of the present paper undertake the attempt to answer the question: whether photovoltaics will be able to replace, in the future, Polish heat power plants, intended for liquidation. The answer to such question is univocally negative and not only due to the seasonality of electric energy production in photovoltaic installations but, first of all, due to the impossibility to introduce a very high power (order of tens of gigawatts) to electric network at the peak moment of its generation in photovoltaic installations. The necessary balancing of such high levels of power in the national electro-energetic system is also impossible. The authors try also to give the answer to the question: where we are now in respect of the degree of advancement of investments in photovoltaics and in connection with it, how much electric power may be additionally installed in Polish photovoltaic power plants. The next problem, undertaken by the authors is the attempt to estimate what percentage of the national demand on electric energy may be covered from photovoltaic installations, with the simultaneous economic justification.

PL

Gwałtowny przyrost w ostatnich latach mocy zainstalowanej w polskiej fotowoltaice był bez wątpienia dla wszystkich sporym zaskoczeniem. Z pozycji jeszcze kilka lat temu wyraźnie marginalnej fotowoltaika wysunęła się obecnie pod względem wartości mocy zainstalowanej na niekwestionowanego lidera spośród różnego rodzaju odnawialnych źródeł energii elektrycznej. Przewiduje się, że w bieżącym roku całkowita wartość mocy zainstalowanej w polskiej fotowoltaice przekroczy wartość 15 GW, daleko dystansując pod tym względem energetykę wiatrową, a o innych odnawialnych źródłach energii elektrycznej nawet nie wspominając. Uzyskanie tak wysokiego wyniku stało się możliwe głównie dzięki dotacjom państwowym, rozbudowanym programom rządowym, ale także poprzez zwykły entuzjazm, który udzielił się szerokim masom naszego społeczeństwa - posiadanie na dachu jednorodzinnego domku własnej elektrowni stało się w pewnym momencie po prostu czymś modnym, a także czymś, co większość właścicieli budynków jednorodzinnych chciałaby koniecznie posiadać, chociażby po to, aby zaimponować swoim sąsiadom. Swoista euforia, która zapanowała wokół fotowoltaiki powoduje, że powszechnie głoszone są niezwykle ambitne plany dalszego jej rozwoju, a przewidywane w przyszłości wartości mocy zainstalowanej w panelach fotowoltaicznych przyprawiają wręcz o zawrót głowy. Podczas tego rodzaju dyskusji zapomina się, że w Polsce elektrownie cieplne nadal stanowią podstawę funkcjonowania systemu elektroenergetycznego i to właśnie w nich wytwarzane jest nadal około trzech czwartych produkowanej w naszym kraju energii elektrycznej. Tymczasem coraz częściej można spotkać się z wygłaszanymi na forum publicznym opiniami, że elektrownie cieplne nie są nam już więcej potrzebne, ponieważ w najbliższej przyszłości zdecydowana większość konsumowanej w kraju energii elektrycznej pochodziła będzie tylko i wyłącznie ze źródeł odnawialnych, gdzie oczywiście nadrzędną rolę odgrywać będzie fotowoltaika. Istotnie, zgodnie z ustaleniami, która zapadły swego czasu na szczeblu rządowym zdecydowana większość polskich elektrowni cieplnych opalanych węglem kamiennym bądź brunatnym ma przestać całkowicie istnieć już w przeciągu najbliższych kilkunastu lat. Autorzy artykułu podejmują próbę udzielenia odpowiedzi na pytanie, czy fotowoltaika będzie mogła w przyszłości zastąpić przeznaczone do likwidacji polskie elektrownie cieplne. Odpowiedź na tak postawione pytanie jest jednoznacznie negatywna i to nie tylko z powodu sezonowości produkcji energii elektrycznej w instalacjach fotowoltaicznej, ale przed wszystkim z powodu niemożności wprowadzenia do sieci elektroenergetycznych mocy rzędu dziesiątek gigawatów w szczycie jej produkcji w instalacjach fotowoltaicznych oraz niewykonalności koniecznego zbilansowania tak wielkich poziomów mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym. Autorzy usiłują także udzielić odpowiedzi na pytanie, w jakim miejscu pod względem stopnia zaawansowania inwestycji w fotowoltaikę obecnie się znajdujemy i w związku z tym, ile mocy elektrycznej można w polskich elektrowniach fotowoltaicznych jeszcze dodatkowo zainstalować. Kolejną kwestią poruszoną przez autorów, jest próba oszacowania, jaki procent krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną można maksymalnie pokryć z instalacji fotowoltaicznych, aby tego rodzaju postępowanie było jeszcze w jakikolwiek sposób uzasadnione ekonomicznie.

Słowa kluczowe

EN

electric power; heat power plant; renewable energy sources; photovoltaics

PL

elektroenergetyka; elektrownia cieplna; odnawialne źródła energii; fotowoltaika

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Polish Technical Review
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 2
• Strony: 1--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gajer Mirosław

• AGH University of Science and Technology

• https://orcid.org/0000-0003-3532-9482

autor

Handzel Zbigniew

• College of Economics and Computer Science

• https://orcid.org/0000-0003-1470-6592

Bibliografia

• [1] Chmielniak T., Technologie energetyczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
• [2] Handzel Z., Gajer M., Czy fotowoltaika zastąpi elektrownię Bełchatów?, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania, vol.64, nr 2.
• [3] Handzel Z., Gajer M., O pilnej potrzebie budowy w Polsce kolejnych elektrowni szczytowo-pompowych pełniących rolę magazynów energii, Zeszyty Naukowe WSEI, nr 18.
• [4] Kujszczy S., Brociek S., Flisowski Z., Gryko J., Nazarko J., Zdun Z., Elektroenergetyczne układy przesyłowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997.
• [5] Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., Elektrownie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
• [6] Machowski J., Lubośny Z., Stabilność systemu elektroenergetycznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
• [7] Marecki J., Podstawy przemian energetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
• [8] Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2012.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).