Kako zanesljiv je slovenski elektroenergetski sistem?

6 maja, 2025 By in gospodarstvo

Po električnem mrku v Španiji in Portugalski prejšnji teden je postalo izjemno aktualno vprašanje zanesljivosti elektroenergetskih sistemov v pogojih visokega deleža nestanovitnih virov energije (sončne in vetrne elektrarne), ki so revne tako iz vidika energetskega donosa kot iz vidika inercije za sistem. Zanesljivost sistema (v smislu njegove zadostnosti) v energetski stroki običajno ocenjujejo z metodo pričakovanosti izgube napajanja (LOLE – Loss of Load Expectation).

Pričakovanost izgube napajanja opredeljuje časovni interval, v katerem predvidena proizvodnja na verjetnostni način v določenem obdobju ne more pokriti porabe. Drugače rečeno, metoda LOLE podaja število ur v letu, ko verjetnostno ne moremo pričakovati pokrivanja porabe, torej ko lahko pride do izpada omrežja. V Evropi sicer ni enotnega kriterija glede kritične vrednosti LOLE. Nekaj časa je elektroenergetski sistem veljal za zanesljiv, če je veljalo: LOLE < 10 h/leto. Poenotenje kriterija pričakovanosti izgube napajanja navzdol na 0.1 dan/leto, (kar pomeni 2.4 h/leto) ni bilo uspešno. V splošnem pa so glede zanesljivosti sistema vrednosti LOLE okrog nekaj ur na leto akceptirane kot primerne.

Leta 2021 so na Fakulteti za elektrotehniko naredili analizo zanesljivosti elektroenergetskega sistema Slovenije (EESS), katere osnovni namen je bil ovrednotiti prvo verzijo NEPN (iz 2020) iz vidika zanesljivosti sistema ob vključevanju povečanega deleža nestanovitnih OVE virov v EES. Spodaj je povzetek analize, ki ga lahko na kratko povzamem v petih točkah:

  1. Konfiguracija slovenskega EES iz leta 2019 je z vrednostjo LOLE 1.72 zelo zanesljiva.
  2. Vključitev JEK2 v EESS bi zanesljivost sistema močno povečala (LOLE se zmanjša iz 1.72 na 0.44).
  3. Zaprtje NEK bi zanesljivost slovenskega EES drastično poslabšalo (na nesprejemljivo vrednost LOLE 696 ur/leto).
  4. Povečan delež nestanovitnih OVE v EESS bi močno poslabšal zanesljivost sistema. Ob delovanju NEK in pri 30 % deležu OVE do leta 2028 bi se LOLE vrednost poslabšala na 8.74, pri 40 % deležu OVE do leta 2030 bi se LOLE poslabšal na 127, do leta 2040 pa kar na 478 ur/leto. V sistem bi bilo potrebno (kljub NEK) dodati rezervne kapacitete plinskih elektrarn s kapaciteto najmanj 600 MW.
  5. Teoretično naj bi bilo možno doseči zanesljivost EESS do 75 % deleža OVE, vendar bi to zahtevalo zelo velike investicije v nadomestne in rezervne kapacitete oziroma v zakup uvoza in ostale regulacijske mehanizme, kar je povezano z visokimi stroški.

_______________

Pričakovanost izgube napajanja (LOLE) za EESS za leto 2019 je povprečno 1,72 ure na leto. Zimski meseci imajo povprečno porabo višjo kot letni meseci in pri enaki količini moči elektrarn je pričakovanost izgube napajanja posledično višja. Višja pričakovanost izgube napajanja pomeni, da je zanesljivost EESS v zimskih mesecih tipično malenkost manjša kot v poletnih mesecih. Dodatno k slabši zanesljivosti sistema v zimskih mesecih prispevajo sončne oziroma fotovoltaične elektrarne, ki pozimi delajo povprečno z bistveno manjšo močjo kot poleti.

Po vključitvi JEK2 se zanesljivost EESS znatno izboljša, kar je razvidno iz primerjave scenarija za leto 2019 in scenarija po vključitvi JEK2, ki kaže veliko zmanjšanje pričakovanosti izgube napajanja.

Po zaustavitvi NEK se zanesljivost EESS znatno poslabša, kar je razvidno iz primerjave scenarija za leto 2019 in scenarija po zaustavitvi NEK, ki kaže povečanje pričakovanosti izgube napajanja. Posledično gre za izrazito poslabšanje zanesljivosti. S to spremembo EESS preide v popolnoma nesprejemljivo stanje, če ne bi bili uporabljeni tudi drugi ukrepi. Še sprejemljiva pričakovanost izgube napajanja (LOLE) je lahko med 3 h/leto in 8 h/leto, mogoče eventualno do 10 h/leto, vsekakor pa niso sprejemljive vrednosti LOLE nad 500 h/leto, ki so izračunane v scenariju izključitve NEK iz sistema.

Primerjava scenarijev OVE prikaže, da znatno povečanje OVE ob hkratnem izklopu velike termoelektrarne ne izboljša zanesljivosti EESS niti skozi celotno leto niti v posameznih urah, ko je zaradi ugodnih vremenskih razmer moč OVE sorazmerno visoka. Tudi v teh scenarijih gre za znatno poslabšanje zanesljivosti sistema. Hkrati to pomeni znatno povečanje pričakovanosti izgube napajanja in tudi s to spremembo EESS pride v popolnoma nesprejemljivo stanje, če ne bi bili uporabljeni tudi drugi ukrepi. Znatno povečanje OVE ob hkratnem izklopu velike termoelektrarne pomeni nujno potrebne dodatne investicije v naprave, ki skozi vse leto dajejo dovolj moči, ali zagotovitev ustrezne količine rezerve ali uvoza.

Zanesljivost EESS je v primeru mešanih scenarijev precej višja, ker je pričakovanost izgube napajanja precej nižja kot pri scenarijih OVE. V mešanih scenarijih so namreč večinoma upoštevani dodatni OVE in JEK2, ki skupaj uspešno pokrivajo povečano porabo. Glede na trenutno stanje EESS v letu 2019, se v primeru mešanih scenarijev zanesljivost EESS znatno izboljša.

Pričakovanost izgube napajanja ima v scenariju z jedrsko elektrarno v primerjavi s scenarijem s plinsko elektrarno nižje vrednosti, kar pomeni večjo zanesljivost EESS. Razlika v korist boljše zanesljivosti EESS za scenarije z JEK2 je za faktor pet boljša kot v scenariju s plinsko elektrarno.

Rezultati kažejo, da se zanesljivost EESS ne more ohranjati samo z dodanimi razpršenimi obnovljivimi viri, ampak je potrebno zgraditi tudi druge elektrarne z visoko razpoložljivostjo in generatorjem z veliko rotirajočo maso, npr. jedrsko elektrarno, ki znatno izboljša zanesljivost EESS.

Rezultati izračunanih LOLE kažejo, da je vključitev nove jedrske elektrarne najbolj primeren način za zagotavljanje zanesljivega delovanja EESS brez izpustov ogljikovega dioksida. Investicije v manjšo količino spremenljivih OVE, kjer OVE le dodajamo v elektroenergetski sistem poleg obstoječih elektrarn, sicer v manjši meri celo pomagajo k izboljšanju zanesljivosti elektroenergetskega sistema. Tako stanje imamo trenutno pri nas. Če pa na račun dodatnih spremenljivih OVE zapremo klasične elektrarne, se zanesljivost EESS drastično poslabša. To vodi v izjemno velike dodatne stroške zaradi zagotavljanja nadomestne moči in energije bodisi preko novih elektrarn ali uvoza in aktivnosti sistemskih operaterjev glede zagotavljanja sistemskih storitev.

Vrednosti investicij za zagotavljanje zanesljivosti EESS brez NEK so visoke, ker je zanesljivost EESS brez NEK nesprejemljivo nizka. Potrebno je zagotoviti vsaj od 600 MW do 800 MW nadomestne moči, ki mora biti na razpolago večino časa. Investicijski stroški za nadomestne plinske turbine so od okoli 300 milijonov EUR do okoli 400 milijonov EUR. Potrebno pa je vedeti, da so investicijski stroški elektrarn le del vseh potrebnih stroškov. Investicijski stroški ne upoštevajo obratovalnih stroškov, ki v primeru plinskih elektrarn predstavljajo izjemno velik strošek. Investicijski stroški v primeru plinske elektrarne pomenijo približno petino do šestino vseh stroškov na enoto energije izraženo v EUR/MWh.

Velik delež uvoza je sicer v nasprotju s smernicami v Sloveniji, ker pomeni bistveno povečanje uvozne odvisnosti. Stroške uvoza v primeru izpadov sistema je težje napovedati, ker so stroški električne energije na trgu z električno energijo nepredvidljivi in v obdobjih pomanjkanja energije lahko presežejo večkratnik povprečne vrednosti.

Za scenarij OVE, ki upošteva napoved iz NEPN za leto 2030, bi potrebovali vsaj nekaj preko 600 MW popolnoma zanesljive elektrarne ali bi morali temu ustrezno energijo kupiti.

Izvedena je ocena maksimalnega deleža obnovljivih virov energije v elektroenergetskem sistemu Slovenije, ki bi bil še sprejemljiv za stabilnost delovanja sistema. Delež je v veliki meri odvisen od sistema samega, od njegove konfiguracije, od velikosti in od parametrov proizvodnje in porabe, od povezav sistema s sosednjimi sistemi, od količine denarnih sredstev, ki so na razpolago, ter od načina izračunavanja deleža obnovljivih virov energije. V EESS je teoretično možno doseči ali preseči 75 % delež obnovljivih virov energije, vendar bi bila cena električne energije v tem primeru bistveno višja, kot je trenutno, vpliv na okolje bi bil večji, kot bi si ga želeli lokalni prebivalci, prisotna pa bi bila še odvisnost od uvoza. Sicer je delež OVE s spremenljivo in težko napovedljivo proizvodnjo v Sloveniji lahko do okoli 30 % brez bistvenih sprememb sistema.

Izvedeno je ovrednotenje škode za gospodarstvo zaradi nezanesljivosti EESS, kar je izredno negotova naloga. Narejen je pregled škode preteklih zatemnitev sistema in pregled metod ocenjevanja škode. Ocenjena škoda zaradi nezanesljivosti za scenarij OVE 40 % (2030) NEPN lahko znaša med 300 in 400 milijonov EUR na leto. Ocenjena škoda zaradi nezanesljivosti za scenarij izključitve NEK pa lahko znaša med 450 in 550 milijonov EUR na leto. Škoda zaradi nezanesljivosti v primeru scenarijev z novo jedrsko elektrarno je lahko zanemarljiva, saj je LOLE bistveno manjši kot za leto 2019.

Vir: Gen Energija