[eMIT] Elektryki spowodują blackout – wyjaśniamy

Obrońcy spalinowej motoryzacji straszą, że samochody elektryczne wyssą z naszych gniazdek energię elektryczną. Elektryczne pojazdy mają być obciążeniem dla systemu, z którym sobie nie poradzimy. Jak jest naprawdę? Wyjaśniamy.

Mit: 

Duży wzrost liczby samochodów elektrycznych spowoduje braki w dostawach prądu – nie będziemy w stanie wyprodukować tak dużej ilości energii elektrycznej a niedostosowane sieci przesyłowe i dystrybucyjne nie będą mogły przesłać energii do odbiorcy. 

Prawda: 

Wzrost liczby samochodów elektrycznych spowoduje zwiększenia zapotrzebowania na energię elektryczną, ale nie będzie to dużym wyzwaniem zarówno dla sektora wytwórczego jak też sieci przesyłowych i dystrybucyjnych nawet w 2050 roku.

• Wraz z koniecznością redukcji emisji z transportu, systematycznie rosnąć będzie liczba pojazdów elektrycznych w Polsce. Proces wymiany potrwa jednak wiele lat i nie będzie stanowić zagrożenia dla funkcjonowania krajowego systemu elektroenergetycznego.

• Zgodnie z wieloma opracowanymi scenariuszami, zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie nadal rosnąć we wszystkich sektorach. Zgodnie ze scenariuszem zgodnym ze ścieżkami redukcji emisji CO2 do 2050 roku, zapotrzebowanie na energię elektryczną w gospodarce w 2050 ulegnie podwojeniu w porównaniu do roku 2020.
  
• Samochody elektryczne, których udział w krajowej flocie przekroczy już 50% (ok. 10 mln pojazdów) będą potrzebować ok. 30TWh energii elektrycznej rocznie. Stanowić to będzie ok. 10% krajowego zużycia.

• Nakłady inwestycyjne na rozbudowę i modernizację systemu przesyłowego i dystrybucyjnego, związanych z koniecznością zapewnienia ładowania pojazdów elektrycznych nie przekroczą 12 mld złotych. To zaledwie ułamek kosztów, jakie trzeba będzie ponieść w związku z przystosowaniem sieci do wzrostu udziału odnawialnych źródeł energii. Samochody elektryczne mogą wręcz przyczynić się do zmniejszenia kosztów dostosowania sieci do OZE z uwagi na zwiększenie autokonsumpcji energii elektrycznej z mikroinstalacji OZE oraz możliwość ograniczenia nadwyżki energii elektrycznej (nadprodukcji) w systemie w godzinach szczytowej produkcji z fotowoltaiki.

Dość często podnoszonym argumentem kwestionującym zasadność upowszechnienia samochodów elektrycznych w Polsce jest obawa o możliwości wyprodukowania i dostarczenia wystarczającej ilość energii elektrycznej do ich ładowania. Wskazuje się, że w Polsce mamy stare sieci przesyłowe i dystrybucyjne, produkujemy za mało energii elektrycznej, by dodatkowo ładować miliony aut elektrycznych, które się pojawią na drogach do roku 2050. Warto więc sprawdzić, o ile realnie wzrośnie zapotrzebowanie na prąd i czy nasze sieci to wytrzymają.

Jak i kiedy przebiega ładowanie pojazdu

Aby zrozumieć, na jakie obciążenie systemu energetycznego musimy się przygotować z powodu elektryfikacji transportu, na początek warto zdać sobie sprawę jak i kiedy przebiega ładowanie pojazdu. Czy gdybyśmy podłączyli milion pojazdów elektrycznych do ładowania na szybkich stacjach, powiedzmy 100 kW to, czy system by wytrzymał? Odpowiedź brzmi – nie, żaden system by tego nie wytrzymał. Jednak błąd w tym rozumowaniu polega na tym, że nigdy wszystkie pojazdy nie będą jednocześnie podłączone do ładowania, a na pewno nie do szybkich stacji o dużej mocy. Jedni będą ładować głównie w nocy ze swojego prywatnego gniazdka i z małą mocą, a w nocy mamy zwykle nadprodukcję energii (tzw. dolina nocna). Inni będą swoje auto ładować w pracy, bo ładowarka jest na parkingu firmowym. Jeszcze inni, którzy dużo jeżdżą, będą się ładować najczęściej w trasie na szybkiej stacji wtedy, kiedy będzie to potrzebne. Zapotrzebowania na energię elektryczną będzie więc rozłożone w czasie. Równie dobrze można straszyć blackoutem AGD. Gdyby w jednym czasie wszyscy włączyli czajniki elektryczne, płyty indukcyjne i nastawili pranie, łączny pobór mocy tych urządzeń przekroczyłby możliwości krajowego systemu i spowodował blackout. To możliwe? Oczywiście, że tak, ale nigdy nie spotkamy się z sytuacją, kiedy wszyscy to zrobią w tym samym czasie. I podobnie będzie z samochodami elektrycznymi.

Wzrost zapotrzebowania na energię, skąd ją wziąć i jak przesłać

Jednak faktem jest, że duża liczba elektryków spowoduje większe zapotrzebowanie na energię elektryczną, która trzeba wyprodukować. Czy jednak ta ilość energii będzie tak duża, że spowoduje problemy z produkcją prądu? Okazuje się, że nie bardzo. Tutaj musimy sięgnąć po opracowania, które prognozują zapotrzebowanie na energię elektryczną w Polsce w nadchodzących latach. Wiedzy w tym zakresie mogą dostarczyć np. przygotowany przez Polskie Sieci Energetyczne „Plan Rozwoju Systemu Przesyłowego do 2032 roku”, przygotowana przez KOBIZE-CAKE analiza „Ścieżki redukcji emisji CO2 w sektorze transportu w Polsce w kontekście Europejskiego Zielonego Ładu” czy też analiza Fundacji Instrat „Sieci dystrybucyjne a elektromobilność. Planowanie i rozwój”. Mimo niewielkich różnic wynikających z przyjętych scenariuszy rozwoju, we wszystkich tych opracowaniach rozwój elektromobilności nie jest uznany za zagrażający stabilności wytwarzania i dystrybucji energii. Przykładowo, Plan PSE zakłada ok. 2 mln pojazdów elektrycznych na polskich drogach w 2030 roku – to całkiem sporo. Jednak prognozowane zwiększenie obciążenia polskiego systemu energetycznego z tego tytułu szacowane jest na zaledwie 1% do 4%. Nie jest to więc żadnym razie czynnik mogący „wywrócić” nasz system do góry nogami czy spowodować tak chętnie lansowany blackout.

Co z produkcją energii i elektrykami w perspektywie 2050 r.?

Co się stanie, gdy będziemy mieć już ponad 10 mln pojazdów elektrycznych na drogach w 2050 r. (czyli około 50% pojazdów w Polsce będzie już jeździło „na prądzie”)? Taki scenariusz badało KOBIZE w raporcie CAKE: zapotrzebowanie na energię elektryczną sięgnie wtedy ok. 30 TWh rocznie, co stanowić będzie zaledwie 10% rocznego zapotrzebowania na energię w skali kraju.

Systematyczny wzrost liczby samochodów elektrycznych w najbliższych dekadach ma jednak istotne znaczenie także z punktu widzenia dostępności i rodzaju energii, jaka będzie je zasilać. Prognozowany duży wzrost produkcji z OZE, zwłaszcza fotowoltaiki, może powodować czasowe problemy z nadprodukcją energii elektrycznej.

Według prognoz PSE już za 10 lat połowa energii elektrycznej w Polsce będzie już „zielona” i w znacznej mierze zależna od pory dnia i pogody. Tutaj z pomocą mogą przyjść właśnie samochody elektryczne, które będą w stanie częściowo „zdjąć” nadwyżkę w okresie nadprodukcji oraz stabilizować sieć poprzez technologię V2G (Vehicle-to-Grid), umożliwiającą przepływ energii w odwrotnym kierunku, tj. z baterii do sieci. Do dyspozycji są także instrumenty sterujące popytem na energię w okresach szczytowych, np. smart charging, czyli inteligentne ładowanie, którego moc ustalana jest w zależności od stopnia obciążenia sieci w danym momencie czy też taryfy dynamiczne, w których cena energii uzależniona jest od aktualnego obciążenia sieci (im bardziej obciążona sieć tym energia jest droższa). Według szacunków Instratu, samo zastosowanie instrumentów sterujących popytem może zredukować szczytowe zapotrzebowanie na moc w systemie aż o ponad 2 GW.

Koszty rozbudowy sieci przesyłowych i dystrybucyjnych a elektromobilność

Warto także przeanalizować, ile nas będzie kosztować modernizacja i rozbudowa sieci przesyłowych i dystrybucyjnych na zaspokojenie potrzeb związanych z elektromobilnością i czy PSE (Polskie Sieci Elektroenergetyczne) oraz OSD (operatorzy sieci dystrybucyjnej) podołają takiemu wyzwaniu finansowemu.

Na to pytanie spróbowała odpowiedzieć Fundacja Instrat w swoim raporcie. Okazuje się, że są to nakłady zaskakująco niewielkie, o rząd wielkości mniejsze niż w przypadku inwestycji niezbędnych z uwagi na prognozowany wzrost udziału OZE w naszym miksie energetycznym. Wyniki analizy wskazują, że zakres inwestycji w sieci dystrybucyjne będzie zależał od obszaru – największe koszty związane będą z budową sieci stacji ładowania dużej mocy przy drogach ekspresowych i autostradach. Konieczne działania nie stanowią jednak bariery dla rozwoju elektromobilności. Łącznie, koszty inwestycyjne do 2050 r. wyniosą do 2,5 mld zł w scenariuszu bazowym i do 11,8 mld zł w scenariuszu alternatywnym. W tym ostatnim wariant elastyczny, czyli przy zastosowaniu instrumentów regulujących popyt w godzinach szczytu, będzie pozwalał na redukcję kosztów aż o 5,8 mld zł. W perspektywie 2030 r. rozwój elektromobilności nie spowoduje zagrożenia dla funkcjonowania sieci dystrybucyjnych, nie przewiduje się więc żadnych dodatkowych kosztów inwestycyjnych ponad już planowane działania OSD w tym horyzoncie czasowym.

Można zatem stwierdzić, że rozwój elektromobilności nie będzie generował po stronie operatorów sieci dystrybucyjnej kosztów, które byłyby trudne do udźwignięcia.

Źródła:

[1], [2], [3], [4]