Krótko o danych źródłowych
1. http://www.caiso.com/Documents/Key-Statistics-Dec-2020.pdf
Proszę zapoznać się na początku z zestawem danych nazwanych kluczowymi oraz sposobem ich opracowywania po zakończeniu każdego miesiąca. Mimo, że jest to plik PDF, są w nim czynne linki do źródeł innych danych. Dobrze mieć pod ręką zestaw ważnych informacji, do których zaliczam głównie stan zainstalowanej mocy dla każdego rodzaju OZE na początek następnego miesiąca. Na dzień 1.01.2021 r. sieć CAISO dysponuje:
14.060 MW w energetyce słonecznej (wzrost o 913 MW w grudniu 2020), oraz
6.933 MW w energetyce wiatrowej (wzrost o 243 MW w grudniu 2020).
2. http://www.caiso.com/market/Pages/ReportsBulletins/RenewablesReporting.aspx#MonthlyRenewables
Kluczowe informacje można poszerzyć, wchodząc na ścieżkę innych publikacji miesięcznych. Na tej ścieżce po kwietniu 2020 pojawiła się luka/awaria? lub brak chętnych do tej pracy.. Przerwa w jej opracowaniu trwała do 21 grudnia 2020 r. W dniu tym wlano do tej bazy pliki z danymi od października 2019 roku do listopada 2020. Grudnia do tej pory nie ma. Dane z tej ścieżki wykazują pewien gruby błąd dotyczący produkcji energii wiatrowej, o którym nie chcę się wypowiadać do czasu jego ukazania.
3. http://www.caiso.com/Documents/ProductionAndCurtailmentsData_2020.xlsx
14 stycznia 2021 r. opublikowano bardzo dużą bazę danych o produkcji energii oraz ograniczeniach w odbiorze energii słonecznej i wiatrowej do sieci CAISO. Na podstawie danych opublikowanych 11 stycznia, napisałam już 12 stycznia br. notkę o tym problemie Nadpodaż energii z wiatru i słońca. Być może i w tej bazie coś się pozmieniało. Odkładam ten problem na boku i przystępuję do prezentacje tego co przygotowałam na podstawie danych rocznych i styczniowych.
Główne dane dotyczące całego roku 2020
Dostępne dane o produkcji są dla mnie zbyt obszerne, ze względu na gęstość próbkowania czasowego - co 5 minut. Z lenistwa oraz obawy o spowodowanie błędów w przetwarzaniu danych 5'-minutowych na dane godzinowe - zdecydowałam się pokazać elastyczność energetyki w Kalifornii w oryginalnej skali. W roku 2020 występowało 105.408 pięciominutowych odcinków czasowych. W zależności od celu zrobienia danego rysunku, oś czasowa jest opisana różnie, lub została usunięta.
Zmienność popytu na energię elektryczną w Kalifornii oddają najlepiej uporządkowane rosnąco dostawy energii z całego roku 2020. Czerwona linia stanowi przebieg dostaw ogółem, wahających się od 15 GW do 48 GW. Ta górna granica miała wynieść ponad 50 GW, ale to wtedy nastąpił jeden z krachów w dostawach, o których pisano wszędzie. Średnioroczna moc wynosi 24.040 MW, co odpowiada produkcji energii w ilości ponad 219 TWh.
Pod czarną linią znajduje się pole ilości energii całkowitej po odjęciu energii słonecznej i wiatrowej. Średnioroczna moc dla energii zwanej w źródle netto wynosi 19.690 MW. Różnica między nimi wynosi 5.255 MW. Wypełniały ją dostawy energii słonecznej ze średnią mocą 3.414 MW i wiatrowej o mocy średniej 1841 MW, co daje roczną produkcję z tych źródeł w ilości ponad 46 TWh. Produkcję tę odzwierciedla pole pomiędzy liniami.
Bardzo trudno pokazać rozkład mocy tak niestabilnych źródeł pod względem dostawy. Pokażę tę różnicę na dwóch czystych źródłach energii zaliczanych do klasycznych/ konwencjonalnych (bez CO2), energetyce nuklearnej oraz wodnej.
"large hydropower, which is not classified as renewable"
Elektrownie jądrowe cechują się stabilną dostawą, elektrownie wodne też mogą należeć do takich dostawców, ale w energetyce zawodowej od początku zauważono ich przydatność w magazynowaniu energii bez kosztowym - zatrzymanie wody w zaporze np. w ciągu nocy, by w czasie dnia móc dostarczać więcej energii. Elektrownie szczytowo-pompowe korzystają z wód w cyklach produkcji i pompowania wody do górnego zbiornika w czasie nocy lub nadpodaży energii z OZE w ciągu dnia.
Na obrazkach tych widać istotne zmiany w końcowym odcinku rocznego czasu. Czy może to być wywołane konfliktem interesów pomiędzy praktykami oraz władzami stanu Kalifornia?
Wydajność elektrowni wiatrowych w Polsce i Kalifornii
W Polsce do sieci PSE trafiło w roku 2020 15,2 TWh energii elektrycznej, śr. moc = 1732 MW z ok. 6 GW zainstalowanej mocy (215 godz.). W Kalifornii moc średnia wynosiła 1841 MW z mocy ~6,7 GW zainstalowanej (~205 godz.). Potwierdza to wcześniejsze opinie o podobnej rocznej wydajności wiatru w Polsce i w Kalifornii. Weryfikacja tych danych będzie możliwa po opublikowaniu przez PSE raportu za rok 2020.
Jest styczeń, w związku z czym uznałam za celowe przygotowanie charakterystyk dostaw energii wiatrowej rok temu, w styczniu 2020 r.
W Polsce wiatry są lepsze w zimie, w Kalifornii w lecie. W Kalifornii średnia moc w styczniu 2020 wynosiła 1333 MW, w Polsce - 2523 MW. Wiatry działają w obu krajach zgodnie ze wzrostem zapotrzebowaniem na energię.
Przypatrzmy się przy okazji styczniowemu popytowi na energię słoneczną z sieci CAISO oraz wydajnościom dobowym energii z jednej instalacji w Polsce. I
Widzimy na grafice 30 dorodnych słupów energetycznych, i jeden niechlubny wyjątek. Słupy osiągają chwilowe moce rzędu 6-8 GW, nawet ten maluch dosięga palcem do 4 GW. W styczniu 2020 r. słońce dało do sieci 1588 GWh energii, co stanowi równoważnik pozyskania energii ponad 120 godzin produkcji z mocą zainstalowaną.
Uwaga! 30 stycznia 2021 dodaję wykres dobowych dostaw energii słonecznej w styczniu 2020 r., łatwiejszy do porównania z wykresem z instalacji w Polsce.
Te solidne słupy wydajności dobowej są rysowane chyba przez amerykańskiego dostawcę oprogramowania, a prawdopodobnie także zainstalowanych paneli. Styczeń 2020 r. miał najwyższą wydajność energii słonecznej wynoszącą 40 h, przy średniej z 10. lat -- 26 godzin. Instalacja ta ma średnią roczną wydajność około 1000 razy większą od swojej mocy znamionowej. Wydajność instalacji fotowoltaicznych w Kalifornii wynosi ~2500 godzin pracy pełną parą w ciągu roku.
Mam jeszcze wykres dostaw energii ze wszystkich źródeł OZE: wiatr + słońce + geotermia + mała hydroenergetyka + biogaz + biomasa.
Czekam na podsumowanie roku 2020, w którym zapowiadano osiągnięcie 33% udziału OZE w całkowitym zużyciu energii elektrycznej. Nie wiem, czy obecnie jest to takie ważne.
