Māris Balodis: Tehnoloģiju progress sekmēs vēja elektrostaciju attīstību

Ievērojams AER projektu, sevišķi vēja parku, elektroenerģijas ražošanas izmaksu un piedāvāto cenu samazinājums pēdējos gados ir raisījis vairākus jautājumus par to konkurētspējas pieaugumu un investīciju atguves iespējām mūsdienu enerģētikā.

Eiropas vēja elektrostaciju attīstība

Eiropas vēja enerģijas asociācijas "WindEurope" dati par 2020. gadu rāda, ka Eiropā uzcelti jauni vēja parki 14,7 GW apjomā, kopā sasniedzot 220 GW. Ap 90% no visām vēja elektrostacijām ir sauszemes stacijas. Nīderlande uzbūvējusi visvairāk, galvenokārt jūras VES, seko Vācija, Norvēģija, Spānija un Francija [1].

Dānijā joprojām ir vislielākais vēja elektroenerģijas izstrādes īpatsvars – 48% apmērā no valstī saražotās enerģijas, tai seko Vācija un Lielbritānija ar 27% un Spānija ar 22%. Savukārt Vācija ar 63 GW uzstādīto VES jaudu joprojām ir līdere Eiropā, tai seko Spānija, Lielbritānija, Francija un Itālija.

"WindEurope" prognozē, ka nākamajos piecos gados Eiropā uzstādīs jaunus vēja parkus 105 GW apjomā, no tiem vairāk nekā 70% būs sauszemes stacijas. Taču, ja Covid-19 ietekmē tiks traucētas piegādes ķēdes, jauno vēja parku būvniecības apjomi var samazināties par 16 GW.

Pašlaik Eiropas valstis ir pasaulē lielākais ieguldītājs jūras vēja parkos. 25 GW jeb gandrīz 90% no pasaulē uzstādītās jūras VES jaudas atrodas Ziemeļjūrā un blakus esošajos Atlantijas okeāna reģionos. Lai arī ir Covid-19 ierobežojumi, Eiropa 2020. gadā jaunu jūras vēja parku būvniecībai apstiprināja rekordlielu investīciju summu – 26,3 miljardus eiro. Investīcijas paredzētas 7,1 GW jūras VES jaudu uzstādīšanai nākamajos gados. Pagājušajā gadā Eiropā uzbūvēti jauni jūras vēja parki 2,9 GW apjomā [2]. Eiropas Savienība (ES) par savu ambiciozo mērķi ir izvirzījusi 250 GW līdz 450 GW vēja jaudas 2050. gadā [3].

Tehnoloģiskais progress – lielāki VES turbīnu izmēri

Lai uzskatāmi salīdzinātu elektroenerģijas ražošanas izmaksas un dažādu tehnoloģiju konkurētspēju, viens no parametriem ir izlīdzinātās elektroenerģijas izmaksas (LCOE¹). Vēja industrijā LCOE iespaido vairāku faktoru kopums. Visspēcīgākā ietekme ir tehnoloģiskajai attīstībai, risku samazināšanai, piegādes ķēžu attīstībai un palielinātai konkurencei.

Pastāvīga vēja turbīnu tehnoloģiskā attīstība ir devusi rezultātu – lielākus turbīnu izmērus. Lielākas turbīnas var izmantot vairāk vēja enerģijas un izmantot vēju lielākā augstumā, attiecīgi palielinot turbīnu jaudas izmantošanas koeficientu². Tas ir ļāvis būtiski samazināt elektroenerģijas ģenerācijas izmaksas. Savukārt elektroenerģijas ģenerācijas izmaksu pazeminājums kopā ar politiskiem lēmumiem rada labvēlīgu mēroga efektu, samazinot kapitālieguldījumus.

Starptautiskā Atjaunojamās enerģijas aģentūra IRENA³ ir izpētījusi, ka vidējais svērtais jaudas izmantošanas koeficients jaunajiem sauszemes VES projektiem pieaudzis no 27% 2010. gadā līdz 36% 2019. gadā, un jūras VES projektiem no 38% 2010. gadā līdz 44% 2019. gadā. Sagaidāms, ka pastāvīgi vēja turbīnu tehnoloģiju uzlabojumi un inovācijas nākotnē turpinās paaugstināt vidējo jaudas izmantošanas koeficientu [4].

Jaudas izmantošanas koeficients ir būtisks, taču ir jāpiemin, ka elektroenerģijas apjoms, kas veido faktiskos ieņēmumus, nav vienīgais faktors, kas ietekmē VES atmaksāšanos. Jāņem vērā investīcijas un mainīgās izmaksas ekspluatācijas laikā, piemēram, apkalpošanas izmaksas, zemes noma, elektroenerģijas pārvades izmaksas. Elektroenerģijas mainīgās izmaksas ir noteicošās.

Kā norāda IRENA, vēja nozarē elektroenerģijas ģenerācijas izmaksu pazeminājums vēl turpināsies, kas nākamajos gados sekmēs nepārtrauktu, dinamisku atjaunīgo energoresursu tirgus attīstību.

Latvijas VES attīstības perspektīva

Saskaņā ar Nacionālo enerģētikas un klimata plānu 2021.-2030. gadam Latvijā ir paredzēts nodrošināt vismaz 50% atjaunīgās enerģijas (AER) īpatsvaru enerģijas galapatēriņā. Šis galapatēriņš aptver trīs lielos enerģijas patēriņa sektorus – siltuma apgādi, transportu un elektroapgādi. Šī mērķa sasniegšanai elektrības sektorā būtiska nozīme būs vēja enerģijas izmantošanai.

Patlaban Latvija ir viena no valstīm ar augstāko AER īpatsvaru Eiropā – 40,97%, un pēc 2019. gada datiem esam 3. vietā Eiropas Savienībā⁴. Tas ir būtiski augstāks nekā Lietuvā un Igaunijā: attiecīgi 25,46% un 31,89%. Turklāt Latvijā attīstītā atjaunīgās elektrības ģenerācija ir ne tikai zaļa, bet arī regulējama un prognozējama īstermiņā atkarībā no pieteces Daugavā. Tā ir nozīmīga sistēmas drošai elektroapgādei. Tas lielā mērā līdz šim noteicis zemākus attīstības tempus jaunu VES attīstībai salīdzinājumā ar kaimiņvalstīm. Latvijā VES jaudas šobrīd ir 78,6 MW, Lietuvā 548 MW, bet Igaunijā 320 MW.

Nākamajā desmitgadē VES attīstība pasaulē strauji virzīsies uz priekšu. Arī Latvijā ir uzstādīti ambiciozi mērķi. Tiek plānots palielināt VES uzstādīto jaudu sauszemē līdz 2030. gadam līdz 800 MW. Arī "Latvenergo" raugās VES attīstības virzienā un patlaban ievieš nelielas jaudas VES pilotprojekta pieredzes iegūšanai Rietumkurzemē. Turpmākajos plānos ir arī attīstīt lielākas jaudas VES projektu.

Lielo VES jaudu integrēšana un balansēšana elektrotīklā

Ņemot vērā dažādu komersantu un institūciju izteiktās prognozes, nākotnē kopumā Baltijas valstīs VES uzstādītās jaudas varētu sasniegt 4000 MW. To integrēšana elektrotīklā un balansēšana būs viens no pārvades sistēmas operatoru sarežģītākajiem uzdevumiem. Ņemot vērā Latvijas pārvades sistēmas operatora prognozēto elektroenerģijas bilanci Baltijā 2030. gadam, VES izstrāde ar tādu uzstādītās jaudas apjomu var pārsniegt reālo elektrības gala patēriņa slodzi. Tas var radīt nepieciešamību risināt virkni sarežģītu jautājumu, no augstām balansēšanas izmaksām līdz krasām elektroenerģijas tirgus cenu svārstībām.

Liela apjoma VES integrēšana elektrotīklā prasīs ne tikai energosistēmas drošuma faktoru papildu garantēšanu, bet arī tirgus risku mazināšanas pasākumus pašiem VES attīstītājiem, kad liela VES konkrēto stundu ģenerācijas īpatsvars samazina elektroenerģijas tirgus cenu. "Nordpool" biržā šāda parādība pēdējā laikā ir novērota vairākkārt. VES attīstītājus no tirgus riskiem līdz šim ir pasargājušas valdības subsīdijas un garantētie iepirkumi, kas ļāva saņemt ieņēmumus pat tad, ja vairumtirdzniecības cenas tirgū samazinājās zem VES elektroenerģijas izstrādes vidējām izmaksām.

VES attīstīšana un papildu risinājumi

Tehnoloģiskais nozares progress, kā arī atjaunīgo energoresursu izsoles ļāvušas samazināt VES piedāvātās cenas, pietuvojoties vidējām elektroenerģijas vairumtirgus cenām. Piemēram, vidējās sauszemes vēja saražotās elektroenerģijas izmaksas pasaulē 2019. gadā sasniedza 48 EUR/MWh, kas līdzinās vidējai elektroenerģijas vairumtirdzniecības cenai Latvijā. Šis salīdzinājums netieši norāda, ka uz tirgus apstākļiem balstīti projekti šobrīd Latvijā ir dzīvotspējīgi tikai īpašos apstākļos – vairāku labvēlīgu apstākļu kopumā, piemēram, salīdzinoši zemākas investīciju izmaksas, augstāks jaudas izmantošanas koeficients, zemākas mainīgās izmaksas, labvēlīga tirgus cena. Ja šobrīd šo apstākļu kopumu varētu sasniegt, tad nākotnē ar liela apjoma VES attīstību pastāv jau minētā tirgus cenu samazināšanās iespēja.

Viens no risinājumiem šī riska mazināšanai būtu ilgtermiņa korporatīvās elektroenerģijas iepirkumu līgumi (Power Purchase Agreement – PPA) ar korporācijām vai patērētājiem, kas nodrošinātu VES izstrādātās elektroenerģijas iepirkumu par noteiktu līgumcenu. Arvien vairāk kompāniju, piemēram, ātrās ēdināšanas un informācijas tehnoloģiju nozarēs, vēlas izmantot zaļo elektroenerģiju un noslēdz ilgtermiņa PPA ar AER attīstītājiem, tādējādi pēdējiem nodrošinot atmaksāšanās garantijas.

Nākotnē no energosistēmas drošuma viedokļa būtiska loma būs elektroenerģijas uzkrāšanai momentānām rezervēm, īstermiņa pieprasījuma / piedāvājuma svārstību kompensēšanai, kā arī saglabāsies dabasgāzes elektrostaciju nozīme. Minētie drošuma risinājumi ir nepieciešami, lai racionāli un pakāpeniski ieviestu mainīgas dabas atjaunīgos energoresursus, kādas ir VES. Latvenergo ar savām modernajām, efektīvajām un konkurētspējīgajām TEC dabasgāzes elektrostacijām ir savā ziņā izdevīgā pozīcijā, nodrošinot ideālu sadarbību atjaunīgo enerģijas avotu svārstību balansēšanai. Šādas dabasgāzes stacijas nākamajā desmitgadē būs viens no nozīmīgākajiem resursiem balansēšanas un bāzes jaudu nodrošināšanai energosistēmā.

Efektīvo elektrostaciju sinerģija ar jaunām tehnoloģijām

Kopējā sistēmas elastības palielināšanā būs jāvēro, kā notiek šo efektīvo elektrostaciju sinerģija ar jaunām tehnoloģijām un pasākumiem, kā, piemēram, elektroenerģijas uzkrājējiem, ūdeņraža ražošanu un uzglabāšanu, kā arī pieprasījuma reakciju vadību. Ūdeņraža izmantošana enerģētikā tiek uzskatīta par galveno dzinējspēku energosistēmas dekarbonizācijas mērķu sasniegšanai. Dabasgāzes elektrostaciju sadarbība ar ūdeņraža ražošanu un uzglabāšanu ir viens no potenciālajiem risinājumiem energosistēmas elastības paaugstināšanai, ko pēta arī "Latvenergo". Taču nedrīkst aizmirst par pienācīgu biznesa modeļu, tirgu un kompensācijas mehānismu attīstību, lai sadarbībai būtu ekonomisks pamatojums. Piemēram, augstāku oglekļa emisiju izmaksu dēļ dabasgāzes stacijām var ievērojami samazināties jaudas izmantošanas laiks, pieaug palaišanu un apturēšanu skaits, kas nelabvēlīgi ietekmē to darbības efektivitāti. Tādējādi šī būtiskā balansēšanas un regulējošo jaudu avota zaudējumu kompensācijai būtu jāizskata, piemēram, jaudas uzturēšanas un nodrošināšanas mehānismu pielietošana.

VES un kopumā AER ir jāattīsta racionāli un pakāpeniski, ņemot vērā Latvijas klimatiskos un elektroenerģijas tirgus apstākļus, kā arī energosistēmas tehniskās iespējas.

[1] WindEurope, Wind energy in Europe 2020, Statistics and the outlook for 2021-2025. https://windeurope.org/data-and-analysis/ product/wind-energy-in-europe-in-2020-trends-and-statistics/

[2] WindEurope, Offshore wind in Europe - key trends and statistics 2020. https://windeurope.org/data-and-analysis/product/offshore-wind-in-europe-key-trends-and-statistics-2020/

[3] European Parliament, Offshore wind energy in Europe. https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2020/659313/EPRS_ BRI(2020)659313_EN.pdf

[4] International Renewable Energy Agency, Renewable Power Generation Costs in 2019. https://www.irena.org/newsroom/pressreleases/2020/Jun/Renewables-lncreasingly-Beat-Even-Cheapest-Coal-Competitors-on-Cost

Izmantots žurnāla Nr. 1-2/ 126-127 "Enerģija un Pasaule" raksts "Vēja izmantošanas tendences" 27.04.2021.

1 LCOE (Levelized Cost of Electricity) elektroenerģijas izmaksu rādītājs, kas raksturo, cik izmaksā katra elektroenerģijas vienība, lai darba mūžā iekārta spētu segt investīcijas.

2 Jaudas izmantošanas koeficients raksturo, cik daudz elektroenerģijas uzstādītā turbīna varēs ģenerēt gada laikā attiecībā pret uzstādīto jaudu

3 International Renewable Energy Agency

4 https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Renewable_energy_statistics