Energetyka, muzyka i publicystyka.
Grzegorz Kwiecień. Prywatna strona autora.

---

Wykresy uporządkowane to znakomite narzędzie badawcze do analizy osiągów produkcyjnych, w szczególności silnie zależnych pogodowo, ale nie tylko - to narzędzie uniwersalne. Jak to już napisano we wstępniaku o fotowoltaice, metodę tą wypracowali ciepłownicy, którzy musieli sobie z oceną produkcji w zmiennych warunkach radzić (i poradzili sobie). Fotowoltaicy, wiatrakowcy i apologeci wodoru - skorzystajcie z wiedzy, którą inni już wypracowali, wynalazek Johannesa Gutenberga sprowadza się do tego, abyśmy łatwo wymiany wiedzy dokonywali.

Na rys.1.6 po prawej przedstawia się roczny, uporządkowany wykres obciążeń cieplnych przykładowej elektrociepłowni, na danych dobowych za rok 2017, oraz po lewej chronologicznie. (Wybrano rok, w którym było kilka dni zimy).

Po uporządkowaniu od razu widać, jakie jest obciążenie szczytowe, podszczytowe i podstawowe, czyli od razu widać w co władować pieniądze, w co inwestować, gdzie mamy mieć urządzenia o najlepszej sprawności, a co może być tańsze. W końcu to pieniądz rządzi światem, ale przecież takie samo rozumowanie można zastosować i w ekologii: mamy inwestować tam, gdzie efekty ekologiczne będą najlepsze.

Jak to pięknie widać na rys. 1.6 okres przejściowy znajduje się między 237, a 255 dniem roku: sezon grzewczy się w Polsce wydłużył o prawie miesiąc, bo już b.dawno temu minęły czasy, kiedy sezon

grzewczy był ustalany administracyjnie.

Teraz dążymy do lepszego komfortu cieplnego i bardzo dobrze: autor kiedyś policzył, że więcej zapłacił za antybiotyki dla dzieci, niźliby go kosztowało rozpoczęcie ogrzewania tydzień wcześniej (w przeliczeniu na ułamkową część czynszu w spółdzielni). W czasach, kiedy twoim zdrowiem zarządzała administracja (obojętnie, spółdzielni czy komunalna ), a nie automat pogodowy w węźle ciepłowniczym - całe miasto po prostu chodziło w wrześniu zasmarkane i zakichane. I się zdawało autorowi, że te czasy minęły, ale być może się źle zdawało, bo 30.04.2022 interia donosi, że Niemcy proponują obniżanie temp. mieszkań do 19 °C.

Rzekomo naukowcy ustalili kiedyś, że optymalna temperatura dla człowieka, to 21 °C, z tym, że to była temp. dla "człowieka, czyli mężczyzny pracującego w garniturze". A my dzisiaj wiemy, że przestajemy chorować powyżej 22 °C, ba nawet covid wie, że ludzie na przeziębienia chorują zimą, a nie latem.

Średnie roczne obciążenie cieplne ( w stosunku do zanotowanego max) tu wyniosło 34,4 %, a średnie obciążenie w sezonie grzewczym 49,7 %. Ale żebyśmy nie myśleli, że elektrociepłownia to taki zły biznes, jak wiatraki: oprócz produkcji ciepła EC produkuje przecież prąd, więc na luzach osiąga wsk. wykorzystania mocy zainstalowanej rzędu 71 %, nawet uwzględniwszy remonty i letnie obniżenia produkcji wynikające z chęci osiągnięcia dużego stopnia skojarzenia.

Na rys.1.7 po prawej przedstawia się roczny, uporządkowany wykres temperatur zewnętrznych, dla przykładowej stacji na południu Polski, na danych dobowych za rok 2017, oraz po lewej chronologicznie.

Na rys.1.8 wykres z rys.1.7. zestawiono także z wykresem za rok 2021. W obu przypadkach średnia temp. roczna wynosi 10,1 °C. W roku 2021 nie było surowej zimy, za to była długa, pochmurna zimna wiosna i wynik wyszedł ten sam.

Przy okazji: ktoś kiedyś próbował zdyskredytować pracę autora, twierdząc, że oś "X" na rysunkach jest nieopisana. Zatem pora zdradzić, jakież to tajemnicze wielkości są tu stosowane: otóż 365 to ilość dni w roku, a 8760 to ilość godzin w roku. I szczerze mówiąc praca w zawodzie analityka energetycznego bez znajomości wymienionych dwóch stałych wielkości rzeczywiście musi wymagać nadprzyrodzonych zdolności. Pewnie wtedy trzeba znać Tarota.

Na rys. 1.9 po prawej, roczny, uporządkowany wykres mocy wiatraków PL na danych godzinowych za rok 2021, oraz po lewej chronologicznie. Zawsze wtedy, gdy znajdujemy się w okolicach tej jednej godziny szczytowej, czyli w lewym górnym rogu na wykresie uporządkowanym Prezes Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej Janusz Gajowiecki we wszystkich mediach triumfalnie publikuje informację o kolejnym sukcesie

"dynamicznie rozwijającej się energetyki wiatrowej".

W roku 2021 wiatraki maksymalnie przez jedną godzinę nakręciły 6383 MW, natomiast moc średnia wyniosła 1741 MW, czyli 0,272 mocy osiągalnej. Czy jest uczciwe nagłaśnianie rekordów chwilowych? To nawet nie jest pytanie do Prezesa od wiatraków, który z tego żyje. To pytanie o uczciwość mediów.

Na rys. 1.10 po prawej, roczny, uporządkowany wykres mocy fotowoltaiki PL na danych godzinowych za rok 2021, oraz po lewej chronologicznie. Oczywiście kształt tego wykresu niczym się nie różni od takiego samego dla Niemiec, bo noc u nas trwa tyle samo.

Zwraca uwagę ogromna rozbieżność między mocą maksymalną 3411 MW, a mocą średnią 572 MW. Pole produkcji pod wykresem zajmuje 15,4 % powierzchni.

Wiatr i słońce istotnie najczęściej występują naprzemiennie, więcej wiatru zimą, więcej słońca latem, patrz rys.1.11. Z tego wynika, że nie ma co epatować w mediach osiągalną sumą mocy, tu 9794 MW, tym bardziej sumą mocy zainstalowanych. "Słoneczny front atmosferyczny" to rzadkość. Takie warunki występują zaledwie przez kilka dni w roku.

Jak to wielokrotnie podkreślano, ulegamy szczególnemu złudzeniu, jeśli chodzi o osiągi fotowoltaiki. Latem wiatru prawie nie ma, to już wiemy, teraz trzeba przypomnieć, że każdego dnia o zachodzie nie ma także fotowoltaiki. Zatem każdego letniego wieczora cała gigantyczna moc OZE znika tak, jakby jej nigdy w ogóle nie zbudowano.

W efekcie to latem zaskakuje nas brak fotowoltaiki "wspierającej system elektroenergetyczny". Sierpniowego wieczora "klima jeszcze ciągnie", bo mury przecież wygrzane, a tu wiatru i słońca nie ma - gotowy przepis na katastrofę kalifornijską.

I ostatecznie, patrz rys.1.12, mimo, że wiatr i foto teoretycznie się uzupełniają, roczny

uporządkowany wykres jednoczesnego występowania mocy wiatru i słońca nie wykazuje żadnej poprawy dostępności OZE. Tu osiągnięto wsk. wykorzystania mocy jednocześnie osiągalnej 14,6 %, czyli gorzej, niż dla źródeł liczonych osobno. Przez te pół roku, kiedy jest ciemno z OZE pozostaje tylko resztówka wiatru, czyli na rys.1.12 ta część w prawym, dolnym rogu, od godzin 4380 do 8760.

Na rys.1.13. możemy zapoznać się z zapotrzebowaniem na moc 2021 PL. Obciążenie średnie stanowi 72,8 % obciążenia maksymalnego. Gwarantuje to prawidłowe (ze względu na ekonomię) wykorzystanie majątku produkcyjnego elektrowni systemowych, co gwarantuje tym samym dobrą cenę wytwarzania energii elektrycznej, która przecież nie zależy tylko od kosztu paliwa, ale także od proporcji produkcji do kosztów stałych. Dobry kształt krzywej obciążenia KSE możemy łatwo zepsuć, wystarczy przypomnieć, że zielonym marzeniem jest przejście na ogrzewanie elektryczne, co będzie powodowało duże i krótkotrwałe pobory energii elektrycznej w przypadku wystąpienia zimy. Tak np. dzieje się we Francji.

Gdyby zielone propozycje traktować poważnie, to trzeba by budować elektrownie atomowe tylko na zimę na dni bezwietrzne, a to już jest szaleństwo ekonomiczne. Próba pokrycia obciążenia, jak wyżej za pomocą trzech przewymiarowanych systemów elektrowni ( wiatr, foto, źródła rezerwowo-regulacyjne) próbujących wyrywać sobie po 1/3 tortu z tego samego rynku przeczy wszystkiemu, co wiemy o ekonomii.

Poleca się uwadze, że w dalszym ciągu, pomimo stosowania klimatyzacji, to zimą mamy największe obciążenie Krajowego Systemu Elektrenergetycznego. Zimą, a więc w okresie, w którym fotowoltaiki po prostu nie ma, a wiatr jest czasami.

Po lewej mamy na rys.1.14. przykładowe roczne, uporządkowane wykresy obciążenia elektrowni atomowych dla 4 czterech wybranych krajów za rok 2021. Belgia osiągnęła wsk. wykorzystania mocy osiągalnej 91 %, Słowacja 89 %, Hiszpania 87 %, Czechy 84 %. Różnice nie muszą wskazywać na jakieś problemy, być może w którymś miejscu był planowy remont. Francja osiągnęła 79 %, ale oni muszą silnie dopasowywać się do zapotrzebowania. Wykresy na tym rysunku są względem mocy max zanotowanej, dla Belgii 6018 MW, Słowacji 1996 MW, Hiszpanii 7125 MW i Czech 3969 MW.

Dotarłszy cierpliwie do rysunku 1.15 możemy zauważyć różnice między możliwościami produkcji na atomie i na fotowoltaice np. w Niemczech za 2021. Atom o mocy osiągalnej 8205 MW pracował ze wskaźnikiem wykorzystania 91 %, foto o mocy osiągalnej 36175 MW pracowało ze wskaźnikiem wykorzystania 14,7 %. W efekcie atom osiągnął średnią moc 7466 MW, a znacznie większe foto zaledwie 5320 MW.

A skoro o fotowoltaice mowa, to poleca się porównanie osiągów foto w Danii i w Hiszpanii. Na miejscu duńskiego podatnika autor zastanowiłby się, czy głosować na proklimatyczne elity marnujące podatki na coś takiego, jak fotowoltaika na północy Europy. W przypadku Hiszpanii proszę zauważyć, że słońce "daje" tam nieco dłużej, niż pół roku. Ale to nie dzięki fotowoltaice, tylko elektrowniom heliocentrycznym.

Clou tego artykułu tkwiło w rysunku 1.15, gdzie wskazano ogromne dysproporcje między możliwościami produkcji na foto i atomie, ale na tym nie zakończymy badania świata wykresów uporządkowanych. Na rys.1.16 poleca się do zaobserwowania różnice w imporcie energii elektrycznej do Polski

w latach 2020-2021.

Postulowana forma obrazowania danych silnie zmiennych wybitnie pokazuje tutaj swoją siłę: zmiany, jakie nastąpiły w imporcie prądu do Polski w wyniku unormowania jego zasad są tu aż nadto widoczne.

A teraz na rysunku 1.17 porównajmy moce niemieckiej fotowoltaiki i niemieckiej biomasy. Nie wydaje się wam, że moc biomasy jest taka mała? (Patrz czarny wykres na dole). Źle wam sie wydaje, spójrzcie na średnią moc na produkcji - to prawie to samo, zwłaszcza w porównaniu do mocy maksymalnych. A dlaczego ulegliśmy złudzeniu - spójrzmy na rys.1.18. Tu również porównujemy niemiecką biomasę i fotowoltaikę za 2021, tyle, że w wartościach względnych (w stosunku do mocy max odnotowanej dla każdego ze źródeł). Wsk. wykorzystania mocy zainstalowanej dla foto wynosi tu 15%, dla biomasy 89%. Oto potęga konwencjonalnego spalania w sterowalnych, niezależnych od pogody źródłach energii. Biomasa ma swoje wady i o tym jeszcze będziemy pisali, ale z całą pewnością tradycyjna generacja wykazuje tu ogromną przewagę nad fotowoltaiką.

Podsumowując - wykresy uporządkowane to naprawdę znakomite narzędzie badawcze do analizy zjawisk silnie zmiennych. 3-8 maj 2022.