The new role of sustainable hydropower in flexible energy systems and its technical evolution through innovation and digitalization
Loading...
Date
2024-09-01
Authors
Vagnoni, Elena
Gezer, Dogan
Anagnostopoulos, George
Cavazzini, Giovanna
Doujak, Eduard
Hočevar, Marko
Rudolf, Pavel
ORCID
0000-0003-2622-7898Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Elsevier
Altmetrics
Abstract
Hydropower has played an important role in Europe in recent decades, offering a unique combination of safe, low-cost, and clean power generation. Today, it is still one of the largest renewable energy sources (RES), accounting for about 35 % of RES electricity generation. However, grid stability is threatened by the increasing amount of undispatchable RES. Flexibility and dynamics such as energy storage and rapid response are urgently needed to achieve EU policy goals. In such a context, hydropower can play a key role, not only as a provider of regulated renewable energy but also due to its ability to balance a renewable energy system in the short term and the medium/long term by pumped storage technology. All these aspects underline the new role of hydropower, which aims to strengthen grid stability and power supply resilience and to enable higher penetration of volatile RES. In this context, the aim of this paper is to demonstrate the role of hydropower at the European level as well as the needs and opportunities of modernization to fully exploit its potential. In particular, this study provides, the assessment of the today flexibility offered by hydropower to the power system at the European level by leveraging a database of information collected through the participants to the working groups of the COST Action Pen@Hydropower which includes stakeholders in the hydropower sector of 34 European countries. The study confirms the key role of hydropower in future energy scenarios with 30 % of the flexibility demand at all time scales met by hydropower. Furthermore, the paper presents a review of the digitalization solutions and innovative technologies that support the growth of a new generation of sustainable hydropower together with the modernization opportunities for existing hydropower plants. The results of this work have practical implications for stakeholders in the hydropower sector and policymakers as it provides evidence at the European scale of the role of hydropower technology in balancing the power system and the need to have supportive frameworks and adequate markets to fully exploit the European hydropower potential to achieve the energy transition goals.
Vodní energie hraje v Evropě v posledních desetiletích důležitou roli a nabízí jedinečnou kombinaci bezpečné, levné a čisté výroby energie. V současné době je stále jedním z největších obnovitelných zdrojů energie (OZE), který se na výrobě elektřiny z OZE podílí přibližně 35 %. Stabilita sítě je však ohrožena rostoucím množstvím nedisponibilních OZE. Pro dosažení cílů politiky EU je naléhavě zapotřebí flexibilita a dynamika, jako je skladování energie a rychlá odezva. V tomto kontextu může vodní energie hrát klíčovou roli, a to nejen jako poskytovatel regulované energie z obnovitelných zdrojů, ale také díky své schopnosti vyrovnávat systém obnovitelné energie v krátkodobém a střednědobém/dlouhodobém horizontu pomocí technologie přečerpávání. Všechny tyto aspekty podtrhují novou úlohu vodní energie, jejímž cílem je posílit stabilitu sítě a odolnost dodávek energie a umožnit vyšší penetraci nestálých OZE. V této souvislosti je cílem tohoto článku ukázat úlohu vodní energie na evropské úrovni a také potřeby a možnosti modernizace pro plné využití jejího potenciálu. Tato studie zejména poskytuje posouzení dnešní flexibility, kterou vodní energie nabízí energetickému systému na evropské úrovni, a to s využitím databáze informací shromážděných prostřednictvím účastníků pracovních skupin akce COST Pen@Hydropower . Studie potvrzuje klíčovou roli vodní energie v budoucích energetických scénářích, přičemž 30 % poptávky po flexibilitě ve všech časových měřítcích je pokryto vodní energií. Kromě toho dokument představuje přehled digitalizačních řešení a inovativních technologií, které podporují růst nové generace udržitelné vodní energie, spolu s možnostmi modernizace stávajících vodních elektráren. Výsledky této práce mají praktický význam pro zúčastněné strany v odvětví vodní energie a tvůrce politik, neboť v evropském měřítku poskytují důkazy o úloze technologie vodní energie při vyrovnávání energetické soustavy a o potřebě podpůrných rámců a odpovídajících trhů pro plné využití evropského potenciálu vodní energie k dosažení cílů energetické transformace. Translated with DeepL.com (free version)
Vodní energie hraje v Evropě v posledních desetiletích důležitou roli a nabízí jedinečnou kombinaci bezpečné, levné a čisté výroby energie. V současné době je stále jedním z největších obnovitelných zdrojů energie (OZE), který se na výrobě elektřiny z OZE podílí přibližně 35 %. Stabilita sítě je však ohrožena rostoucím množstvím nedisponibilních OZE. Pro dosažení cílů politiky EU je naléhavě zapotřebí flexibilita a dynamika, jako je skladování energie a rychlá odezva. V tomto kontextu může vodní energie hrát klíčovou roli, a to nejen jako poskytovatel regulované energie z obnovitelných zdrojů, ale také díky své schopnosti vyrovnávat systém obnovitelné energie v krátkodobém a střednědobém/dlouhodobém horizontu pomocí technologie přečerpávání. Všechny tyto aspekty podtrhují novou úlohu vodní energie, jejímž cílem je posílit stabilitu sítě a odolnost dodávek energie a umožnit vyšší penetraci nestálých OZE. V této souvislosti je cílem tohoto článku ukázat úlohu vodní energie na evropské úrovni a také potřeby a možnosti modernizace pro plné využití jejího potenciálu. Tato studie zejména poskytuje posouzení dnešní flexibility, kterou vodní energie nabízí energetickému systému na evropské úrovni, a to s využitím databáze informací shromážděných prostřednictvím účastníků pracovních skupin akce COST Pen@Hydropower . Studie potvrzuje klíčovou roli vodní energie v budoucích energetických scénářích, přičemž 30 % poptávky po flexibilitě ve všech časových měřítcích je pokryto vodní energií. Kromě toho dokument představuje přehled digitalizačních řešení a inovativních technologií, které podporují růst nové generace udržitelné vodní energie, spolu s možnostmi modernizace stávajících vodních elektráren. Výsledky této práce mají praktický význam pro zúčastněné strany v odvětví vodní energie a tvůrce politik, neboť v evropském měřítku poskytují důkazy o úloze technologie vodní energie při vyrovnávání energetické soustavy a o potřebě podpůrných rámců a odpovídajících trhů pro plné využití evropského potenciálu vodní energie k dosažení cílů energetické transformace. Translated with DeepL.com (free version)
Description
Citation
RENEWABLE ENERGY. 2024, vol. 230, issue 9, p. 1-11.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148124009005
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148124009005
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/