náhled|Modrá křivka: Poptávka po elektrické energiiOranžová křivka: (kachní křivka) dodávka elektrické energie z dispečersky řízených zdrojů,Šedivá křivka: dodávka elektřiny ze solárních zdrojůData jsou ze státu Kalifornie ze dne 22. října 2016 (sobota), kdy byla dodávka z větrných zdrojů malá a stabilní po celý den. Oranžová křivka strmě stoupá od 17:00 do 18:00, kdy zachází slunce, což vyžadovalo přibližně 5 GW výrobní kapacity z dispečersky řízených zdrojů, které musely do jedné hodiny zahájit výrobu.

Kachní křivka je graf výroby elektřiny v průběhu dne, který ukazuje časovou nerovnováhu mezi špičkovou poptávkou a výrobou solární energie. Pojem je založen na tom, že graf připomíná sedící kachnu. Použil ho poprvé kalifornský nezávislý operátor tamní elektrické sítě v roce 2012.

Solární energie Na některých energetických trzích dochází k denní špičce poptávky po elektřině až po západu slunce, kdy již není k dispozici solární energie. V místech, kde bylo instalováno značné množství solární elektrické kapacity, proto množství energie, které musí být vyrobeno z jiných zdrojů než ze slunce nebo větru, rychle stoupá kolem doby západu slunce a vrcholí ve středních večerních hodinách a vytváří graf, který připomíná siluetu kachny. Na Havaji vedlo významné zastoupení výroby elektřiny ze solárních panelů k výraznější křivce, kterou tam označují jako křivka Lochnesky.

Když energetické společnosti nemají jinou formu skladování energie (například přečerpávací elektrárny), musí energetické společnosti při ukončení vysokého podílu solární výroby rychle zvýšit výrobu energie z jiných zdrojů, což nastává v době kolem západu slunce. Důvodem je kompenzace je ukončení svitu slunce na solární panely a jde o hlavní problém v oblastech s vysokým nárůstem fotovoltaiky. Problém by mohlo vyřešit skladování energie pomocí vodních nádrží, pokud je lze v dané oblasti implementovat. Bateriová úložiště s krátkodobou dodávkou mohou při dostatečně velkém nasazení pomoci vyrovnat kachní křivku a zabránit kolísání napětí a frekvence elektrické sítě.

Strategie zmírňování Metody, jak se vyrovnat s rychlým nárůstem poptávky při západu slunce, který se odráží v kachní křivce, která se prohlubuje, jak roste popularita výroby solární energie, zahrnují:

Instalace zdrojů s rychlým náběhem. Orientace některých solárních kolektorů směrem na západ, aby se maximalizovala výroba při západu slunce. Skladování energie včetně: Přečerpávací vodní elektřina Bateriové akumulační elektrárny postavené společně se solárními elektrárnami, které jsou navrženy se stejnosměrným výkonem nad jejich jmenovitý střídavý výkon nebo stavba bateriových úložišť na jiných vhodných místech, například místo starých elektráren na fosilní paliva, aby bylo možné využít stávající přenosovou infrastrukturu (např. Moss Landing Power Plant). Solární tepelná energie s akumulací tepelné energie. Klimatizace se zásobníkem ledu. Použití baterií v elektrických vozidlech pro dočasné skladování (z vozidla do sítě) Power-to-X, uchovává přebytky vyrobené elektřiny v chemické formě, např. vodík. Výroba zeleného vodíku z vody během špičkových hodin solární výroby. Řízení spotřeby energie u spotřebitelů, včetně: Ceny podle doby spotřeby elektřiny (TOU) a ceny v reálném čase. Technologie inteligentní sítě. Přenos elektrické energie ze západu, kde svítí slunce, na východ, kde je slunce nízko nebo zapadá.

Velkou výzvou je nasazení zmírňujících kapacit tempem, které drží krok s růstem produkce solární energie. Dopady kachní křivky se projevily rychleji, než se očekávalo.

Kachní křivka v Kalifornii náhled|Zdroje výroby elektřiny v Kalifornii v roce 2020. Protože tyto grafy nezobrazují poptávku po energii, nejedná se o samotné kachní křivky, ale ukazují denní a sezónní kolísání výroby energie. Kalifornský nezávislý provozovatel energetické soustavy (CAISO) sleduje a analyzuje kachní křivku a její budoucí očekávání již přibližně půl století a jejich největším zjištěním je rostoucí rozdíl mezi cenami v ranních a večerních hodinách ve srovnání s cenami v poledních hodinách. Podle studie amerického Úřadu pro energetické informace z roku 2016 zjistil, že velkoobchodní ceny energie za posledních šest měsíců během 5. odpoledne do 20:00 odpolední období („krk“ kachny) se zvýšily na 60 dolarů za megawatthodinu, ve srovnání s přibližně 35 dolary za megawatthodinu ve stejném období roku 2016.Denholm, Paul; O'Connell, Matthew; Brinkman, Gregory; Jorgenson, Jennie (November 2015). "Overgeneration from Solar Energy in California: A Field Guide to the Duck Chart" (PDF). National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-6A20-65023. Na druhé straně však naměřily drastický pokles poledních cen, které se blížily 15 dolarům za megawatthodinu. Tyto vysoké vrcholy a hluboká údolí pouze ukazují pokračující trend většího odstupu, což tuto kachní křivku činí ještě rozšířenější s tím, jak produkce obnovitelné energie nadále roste.Wirfs-Brock, Jordan (2 October 2014). "IE Questions: Why Is California Trying To Behead The Duck?". Inside Energy. Retrieved 29 October 2016.Azemena, Henri Joël; Ayadi, Ali; Samet, Ahmed (2022). "Explainable Artificial Intelligent as a solution approach to the Duck Curve problem". Procedia Computer Science. 207: 2747–2756. doi:10.1016/j.procs.2022.09.333.

Klíčovou částí této křivky je čisté zatížení („rozdíl mezi očekávaným zatížením a očekávanou výrobou elektřiny z řady obnovitelných zdrojů energie“). V určitých obdobích roku (zejména na jaře a v létě) vytvářejí křivky v poledne vzhled „břicha“, který se poté drasticky zvětšuje a vytváří „oblouk“ podobný krku kachny, odtud název „Kachní graf“. Tento „krk“ představuje nárůst poptávky mezi 10 a 17 GW za 3 hodiny (odpoledne) v roce 2020, který musí být dodán flexibilní výrobou. Během poledne se vytváří velké množství solární energie, což částečně přispívá k nižší poptávce po dodatečné elektřině. Křivku ovlivňuje omezování. Navýšení kapacity bateriových úložišť může zmírnit problémy s nadbytkem solární energie během dne. Když se přebytečná solární energie během dne ukládá a využívá večer, lze snížit cenový rozdíl mezi levnou polední a drahou večerní energií. Celkově existuje dostatek solární technologie k napájení celého světa, ale v současné době chybí infrastruktura pro ukládání solární energie pro pozdější použití."What the Duck Curve Tells Us About Managing A Green Grid" (PDF). caiso.com. California ISO. Retrieved 29 April 2015. Nadbytek energie během nízké poptávky spolu s nedostatkem nabídky během vysoké poptávky vysvětluje velký rozdíl mezi cenami energie v poledne a večer. V roce 2022 se až 6 GWh denně přesouvá z období s nízkou cenou do období s vysokou cenou.

Reference

Externí odkazy Skladování energie a kalifornská „kachní křivka“

Kategorie:Sluneční energie Kategorie:Elektroenergetika