μεγάλου όγκου των Φ/Β εφαρμογών με την διαλείπουσα παραγωγή τους στη λειτουργία και διαχείριση του ηλεκτρικού συστήματος, αξιοποιώντας και την κτηθείσα εμπειρία, αποτελεί το κύριο μέλημα των Διαχειριστών.
Ανατρέχοντας στο παρελθόν και την κτηθείσα εμπειρία θα αναφερθώ στις δοκιμές του Φ/Β Σταθμού της Κύθνου το καλοκαίρι του 1983. Ένα σύνθετο έργο ηλιακής και αιολικής ενέργειας με αποθήκευση, τότε το μεγαλύτερο στον κόσμο, με τις πλέον προηγμένες ιδέες και καινοτόμες τεχνολογίες. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην ανάπτυξη και στις δοκιμές του Μετατροπέα Αμφίδρομης Λειτουργίας (ελληνική ιδέα), του bidirectional inverter, ως πρώτη εφαρμογή στον κόσμο με ευρύ μέλλον σήμερα. Τα συμπεράσματα οδήγησαν σε νέες και ενδιαφέρουσες περιοχές έρευνας, όπως το IBR (inverter based resources), που συγκεντρώνουν σήμερα μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον για τα μελλοντικά ηλεκτρικά συστήματα με τις ΑΠΕ και την αποθήκευση.
Ήταν μια ηλιόλουστη καλοκαιρινή ημέρα στη Κύθνο για τις δοκιμές του νέου Φ/Β Σταθμού (100kW), με μερικά αραιά σύννεφα χαμηλά στον ορίζοντα. Κάποια στιγμή κατά το μεσημέρι ένα αεράκι μετακίνησε τα αραιά σύννεφα για να περάσουν με την ταχύτητα του ανέμου, τα «Οδεύοντα Σύννεφα», πάνω από τον Φ/Β Σταθμό, που κάλυπτε μια έκταση τεσσάρων στρεμμάτων, έτσι ξαφνικά και αναπάντεχα. Τότε άρχισαν οι γρήγορες εναλλαγές σκίασης και ηλιοφάνειας, με το καταγραφικό της ηλιακής ακτινοβολίας να καταγράφει κατακόρυφες μεταβολές, πάνω-κάτω, σε ένα εύρος της τάξης του 70%. Ήταν εντυπωσιακό το διάγραμμα με τις γρήγορες κατακόρυφες εναλλαγές και απρόβλεπτο. Αντίστοιχα και η ισχύς εξόδου του Φ/Β Σταθμού. Αντιθέτως, η συχνότητα και η τάση του όλου συστήματος για τους καταναλωτές ήταν σε ιδανικά σταθερή και αδιατάραχτη λειτουργία που εξασφάλιζε ο νέος μετατροπέας αμφίδρομης λειτουργίας με το σύστημα αποθήκευσης (μπαταρίες μολύβδου 600kWh). Το φαινόμενο αυτό κράτησε περί τα 15 λεπτά ώσπου να περάσει και το τελευταίο σύννεφο πάνω από τον Φ/Β σταθμό και να σταθεροποιηθεί η ισχύς εξόδου του Φ/Β Σταθμού. Ο μετατροπέας αμφίδρομης λειτουργίας με τις μπαταρίες εξασφάλιζε αθόρυβη, αποδοτική και ευσταθή λειτουργία του όλου συστήματος
Είναι βέβαιο ότι χωρίς τις μπαταρίες και τον μετατροπέα αμφίδρομης λειτουργίας το όλο σύστημα θα οδηγείτο σε “blackout”, αφού η ισχύς των 100kW του Φ/Β Σταθμού ήταν πολύ σημαντική για το μικρό τότε ηλεκτρικό σύστημα της Κύθνου. Οι συμβατικές μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με την αδράνεια της στρεφόμενης μάζας αντιδρούν στην απώλεια κάποιας μονάδας παραγωγής με υπερφόρτιση περιορίζοντας για μερικά δευτερόλεπτα την μεγάλη πτώση της συχνότητας του όλου συστήματος, ώστε να συμβάλλει μια άλλη μονάδα παραγωγής. Στην περίπτωση όμως αυτή με τα «Οδεύοντα Σύννεφα» οι εναλλαγές είναι τόσο γρήγορες και σε συνάρτηση με το μέγεθος του Φ/Β Σταθμού, χωρίς μπαταρίες, οδηγούν στην αστάθεια του όλου συστήματος με αποτέλεσμα το “blackout”.
Το φαινόμενο με τα «Οδεύοντα Σύννεφα» δεν είναι τόσο σπάνιο και μπορεί να εμφανίζεται σε μικρή η μεγάλη έκταση. Ο μεγάλος αριθμός και τα μεγάλα μεγέθη των Φ/Β σταθμών εκατοντάδων MW, καλύπτοντας μεγάλες εκτάσεις γης, χωρίς μπαταρίες αποθήκευσης και μετατροπέα αμφίδρομης λειτουργίας μπορούν να επηρεασθούν από τα «Οδεύοντα Σύννεφα». Η σκίαση των φωτοβολταϊκών πλαισίων ξαφνικά από τα σύννεφα σημαίνει απώλεια ισχύος στο ηλεκτρικό σύστημα. Κάποια στιγμή του χρόνου στην διάρκεια της ημέρας μπορεί να είναι δυνατή η εμφάνιση του φαινομένου με τα «Οδεύοντα Σύννεφα» σε χαμηλή πτήση πάνω από τους Φ/Β Σταθμούς και αν είναι ευρείας έκτασης σε ώρες υψηλής ηλιακής ακτινοβολίας, με τις αναμενόμενες συνέπειες. Όσο αυξάνεται ο αριθμός και η ισχύς των νέων Φ/Β σταθμών αυξάνεται και η πιθανότητα εμφάνισης τέτοιων καταστάσεων.
Ο ρόλος της αποθήκευσης είναι κρίσιμος για την ενεργειακή μετάβαση προσφέροντας ευέλικτη και ανθεκτική λύση, ιδιαίτερα στα φωτοβολταϊκά με μπαταρίες και μετατροπέα αμφίδρομης λειτουργίας. Ίσως χρειασθεί, με την ενίσχυση και τον εκσυγχρονισμό του δικτύου και τις διεθνείς διασυνδέσεις για περισσότερες ΑΠΕ, να αναθεωρηθούν οι σχετικές ρυθμίσεις και να μελετηθούν προστασίες ώστε να απομονώνεται έγκαιρα η γενεσιουργός αιτία της αστάθειας στο σύστημα, έχονταςεξασφαλίσει εφεδρείες. Η Μετεωρολογία και οι δορυφόροι μπορούν μάλλον να προειδοποιούν με έγκαιρη πρόβλεψη για τυχόν δυνατή εμφάνιση τέτοιων καταστάσεων με το φαινόμενο «Οδεύοντα Σύννεφα».
Χρειάζεται περισσότερη έρευνα και προσπάθεια για ένα ασφαλές και προσιτό καθαρό ηλεκτρικό σύστημα, ώστε να καταστεί εφικτή και με ασφάλεια η μεγάλη διείσδυση των ΑΠΕ και η αναγκαία αποθήκευση.
*Λίγα λόγια για τον κ. Γιάννη Χατζηβασιλειάδη, Σύμβουλο Μηχανικό, Επίτιμο Πρόεδρο ΙΕΝΕ
Ο Ιωάννης Χατζηβασιλειάδης, Διπλωματούχος Μηχανολόγος-Ηλεκτρολόγος ΕΜΠ, συνέβαλε στην ανάπτυξη των ΑΠΕ και καινοτόμων τεχνολογιών και έτυχε τιμητικών διακρίσεων. Ανέπτυξε το Αιολικό Πάρκο και τον Φωτοβολταϊκό Σταθμό Κύθνου και επί σειρά ετών συνεργάσθηκε με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στην αξιολόγηση και διαχείριση ερευνητικών προγραμμάτων και ως τεχνικός σύμβουλος σε μεγάλα ερευνητικά έργα.