Bár a megújuló energiaforrásokra történő áttérés kézenfekvő megoldásnak tűnik a Párizsi megállapodásban foglalt követelmények teljesítéséhez (2.1–2.3. ábra), az időjárásfüggő megújuló energiaforrások – mint a szél- és napenergia – bizonytalan és változó természete hatalmas kihívásokat okoz, melyek kezelése a jelenleginél sokkal rugalmasabb energiarendszereket tesz szükségessé [2]. A rugalmasság olyan eszközökkel érhető el, mint például a különböző átviteli és energiatárolási rendszerek [3], keresletoldali irányítás [4] vagy a különböző energiaágazatok (pl. gáz, hő, villamos energia) integrálása [5], [6] a rendszerbe. Bár a fogyasztók hajlamosak természetesnek venni a villamosenergia-ellátás állandóságát, a villamosenergia-rendszerek stabilitásának fenntartása nagy erőfeszítést igényel a hálózatok kezelőitől [7]. Habár, a villamos energia iránti keresletnek és kínálatnak elvileg állandóan azonosnak kellene lennie, mindkettő nagyon változékony, ezért nagy szükség van az átvitelirendszer-üzemeltetők (TSO-k) folyamatos figyelmére és törődésére. A hálózat strukturális változásai miatt Európában a kiegyenlítő kapacitások és tevékenységek nagymértékű fejlődése várható a jövőben. Az időjárásfüggő megújuló energia részarányának növekedése és a villamos energia iránti változó kereslet következtében egyre nagyobb mértékű hálózati kiegyenlítésre lesz igény. Ehhez hozzájárulnak az olyan változások is, mint például az ágazatok széles körének villamosítása, illetve az az új tendencia, amely szerint a fogyasztóknak egyre több lehetőségük van a fogyasztás intelligens szabályozására és/vagy arra, hogy úgynevezett „prosumerekké”, azaz termelő fogyasztókká váljanak, akik maguk is képesek a villamosenergia-termelésre. Nem csoda, hogy ez a fajta fejlődés nagy beruházásokat, új technológiákat, valamint a hálózatirányítás új megközelítését igényli a zökkenőmentes integráció érdekében.

 

Jelenleg a hálózat kiegyenlítésére a legelterjedtebb megoldások a földgázalapú villamosenergia-termelés és a szivattyús-tározós vízerőművek alkalmazása (PHS) (2.4–2.10. ábra, 2.1–2.2. táblázat), amelyek biztosítani képesek a hálózat számára a szükséges rugalmasságot. Sajnos mindkét említett technológiának megvannak a maga korlátjai: a földgázt nemcsak importálni kell Európába, de még csak nem is klímasemleges, míg a PHS a földrajzi adottságokból kifolyólag számos országban nem alkalmazható. Európa legjelentősebb PHS-potenciálja az Alpokban összpontosul, és ennek nagy részét már most is hasznosítják a megújuló energiaforrásokból származó energiatermelés ingadozásainak európai szintű kiegyenlítése érdekében [9], [10].

 

 

 

A megújuló energiaforrások növekvő aránya mellett a hálózati kiegyenlítés nehézségét szintén növelik azok a pontok, ahol a megújulóenergia-termelési kapacitások a villamosenergia-hálózathoz csatlakoznak, mert ezek miatt a hálózat egyre kevésbé centralizálttá válik. Itt szintén egyre nagyobb igény merül fel a tárolókapacitások alkalmazásával kapcsolatban. Az energiatároló eszközök és a megújuló energiaforrásokkal működő erőművek integrálása az elosztóhálózatba napjainkban egyre nélkülözhetetlenebbé válik a kétirányú áramlás elkerülése érdekében, mert a kétirányú áramlás veszélyezteti az ellátás minőségét a villamosenergia-rendszerben. A decentralizáció lehetővé teszi a villamosenergia-termelő közösségek mikrohálózatainak létrehozását is, amelyek önfenntartók és a nemzeti villamosenergia-hálózatoktól függetlenül képesek létezni. Azonban, a mikrohálózatokban végbemenő decentralizált energiatermelés – különösen az időjárásfüggő energiaforrások használata esetén – önmagában nem elég megbízható. Következtetésképpen egy ilyen rendszernek megfelelő, kiegyensúlyozó megoldásokra van igénye [12–15]. A fent említett nehézségek ellenére a rendszer egészének megbízhatósága és energiafüggetlensége javul azáltal, hogy a központosított hálózatot decentralizált energiával és tárolórendszerekkel egészítik ki. Annak, hogy a fotovillamos napelemes rendszerek az elmúlt évtizedben rendkívül nagy sebességgel terjedtek el a világban, különösen az elosztás szintjén, számos oka van. Két változás tűnik különösen kiemelkedőnek: egyrészt a fotovillamos rendszerek csökkenő költségei, másrészt a villamos energia kiskereskedelmi árának növekedése. Ezek a tények még vonzóbbá teszik a fogyasztók számára a saját termelésű villamos energiát. Ezenfelül a világ számos részén a PV-energia előállítását különféle szubvenciókkal, ösztönzési programokkal támogatják is [16].