الطاقة المتجددة المتغيرة

يستخدم مشغلو الشبكة التنبؤات الجوية ليوم واحد لتحديد مصادر الطاقة المتاحة التي سيتم استخدامها في اليوم التالي، كما تُستخدم التنبؤات الجوية للتنبؤ بإنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية المتوقع. على الرغم من استخدام تنبؤات طاقة الرياح عمليًا لعقود، إلا أنه اعتبارًا من عام 2019تعمل وكالة الطاقة الدولية على تنظيم تعاون دولي لزيادة تحسين دقة بياناتها. ^{[ 19 ]}

تُعدّ الطاقة المولدة من الرياح مورداً متغيراً، وتعتمد كمية الكهرباء المنتجة في أي وقت من محطة معينة على سرعة الرياح وكثافة الهواء وخصائص التوربينات، إلى جانب عوامل أخرى. فإذا كانت سرعة الرياح منخفضة للغاية، فلن تتمكن توربينات الرياح من توليد الكهرباء، وإذا كانت عالية للغاية، فسيتعين إيقاف تشغيل التوربينات لتجنب التلف. وبينما يمكن أن يتفاوت إنتاج التوربين الواحد بشكل كبير وسريع مع تغير سرعات الرياح المحلية، يصبح متوسط ​​إنتاج الطاقة أقل تذبذباً مع زيادة عدد التوربينات المتصلة على مساحات أكبر. ^{[ 10 ]}

• التقطع: تتميز المناطق الأصغر من النطاق الجوي العام ، والتي يقل طولها عن 1000  كيلومتر تقريبًا، أي بحجم دولة متوسطة، بتشابه الأحوال الجوية في الغالب، وبالتالي تقارب إنتاج طاقة الرياح، ما لم تُهيئ الظروف المحلية رياحًا خاصة. وتشير بعض الدراسات إلى أن مزارع الرياح المنتشرة على مساحة جغرافية متنوعة نادرًا ما تتوقف عن إنتاج الطاقة كليًا. ^{[ 20 ] [ 21 ]} وهذا نادرًا ما يحدث في المناطق الأصغر ذات التضاريس المتجانسة، مثل أيرلندا، ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]} واسكتلندا، ^{[ 25 ]} والدنمارك، حيث تشهد هذه المناطق عدة أيام في السنة ذات إنتاج منخفض لطاقة الرياح. ^{[ 26 ]}
• عامل القدرة: عادةً ما يكون لعامل القدرة السنوي لطاقة الرياح ما بين 25 و50%، مع تفوق طاقة الرياح البحرية على طاقة الرياح البرية. ^{[ 27 ]}
• إمكانية التحكم: نظرًا لأن طاقة الرياح لا يمكن التحكم بها بشكل مستقل، تُبنى مزارع الرياح أحيانًا مع وحدات تخزين. ^{[ 28 ] [ 29 ]}
• رصيد القدرة: عند مستويات اختراق منخفضة، يكون رصيد قدرة طاقة الرياح مساوياً تقريباً لعامل القدرة. ومع ازدياد تركيز طاقة الرياح على الشبكة، تنخفض نسبة رصيد القدرة. ^{[ 30 ] [ 31 ]}
• التباين: يعتمد على الموقع. ^{[ 32 ]} نسائم البحر أكثر ثباتًا من نسائم البر. ^{[ 10 ]} قد يؤدي التباين الموسمي إلى خفض الإنتاج بنسبة 50%. ^{[ 33 ]}
• الموثوقية : تتمتع مزارع الرياح بموثوقية تقنية عالية عند هبوب الرياح. أي أن إنتاجها في أي وقت يتغير تدريجيًا فقط نتيجة انخفاض سرعة الرياح أو العواصف، مما يستدعي إيقاف التشغيل. من غير المرجح أن تتوقف مزرعة رياح نموذجية عن العمل في أقل من نصف ساعة في أقصى الظروف، بينما قد تتعطل محطة طاقة مماثلة الحجم بشكل كامل وفوري ودون سابق إنذار. يمكن التنبؤ بالتوقف الكامل لتوربينات الرياح من خلال التنبؤات الجوية. يبلغ متوسط ​​جاهزية توربينات الرياح 98%، وعندما يتعطل أحد التوربينات أو يتم إيقافه للصيانة، فإنه لا يؤثر إلا على نسبة ضئيلة من إنتاج مزرعة رياح كبيرة. ^{[ 34 ]}
• إمكانية التنبؤ: على الرغم من أن الرياح متغيرة، إلا أنه يمكن التنبؤ بها على المدى القصير. هناك احتمال بنسبة 80% أن يتغير ناتج الرياح بأقل من 10% في الساعة، واحتمال بنسبة 40% أن يتغير بنسبة 10% أو أكثر في 5  ساعات. ^{[ 35 ]}

نظراً لأن طاقة الرياح تُولّد بواسطة عدد كبير من المولدات الصغيرة، فإن الأعطال الفردية لا تؤثر بشكل كبير على شبكات الكهرباء. وقد أُطلق على هذه الخاصية لطاقة الرياح اسم المرونة. ^{[ 36 ]}

يؤثر التقطع بطبيعته على الطاقة الشمسية ، إذ يعتمد إنتاج الكهرباء المتجددة من مصادر الطاقة الشمسية على كمية ضوء الشمس في مكان وزمان محددين. ويتفاوت إنتاج الطاقة الشمسية على مدار اليوم وعبر الفصول، ويتأثر بالغبار والضباب والغيوم والصقيع أو الثلج. ويمكن التنبؤ بالعديد من العوامل الموسمية إلى حد كبير، وتستخدم بعض أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية تخزين الحرارة لإنتاج طاقة للشبكة الكهربائية ليوم كامل. ^{[ 37 ]}

• التباين: في غياب نظام تخزين الطاقة ، لا تُنتج الطاقة الشمسية طاقةً ليلاً، وتُنتج كميةً ضئيلةً في الأحوال الجوية السيئة، كما يختلف إنتاجها باختلاف الفصول. في العديد من البلدان، تُنتج الطاقة الشمسية معظم طاقتها في الفصول التي يقل فيها توافر الرياح، والعكس صحيح. ^{[ 38 ]}
• يبلغ متوسط ​​معامل السعة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية القياسية 10-20% سنويًا، ^{[ 39 ]} بينما تصل سعة الألواح المتحركة التي تتبع الشمس إلى 30%. ^{[ 40 ]} أما معامل السعة لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية ذات القطع المكافئ مع التخزين فيبلغ 56%. ^{[ 41 ]} بينما يبلغ معامل السعة لأبراج الطاقة الشمسية الحرارية مع التخزين 73%. ^{[ 41 ]}

يعتمد تأثير عدم انتظام إنتاج الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية على مدى توافق الإنتاج مع الطلب. فعلى سبيل المثال، تتناسب محطات الطاقة الشمسية الحرارية، مثل محطة نيفادا سولار ون، إلى حد ما مع ذروة الأحمال الصيفية في المناطق ذات الطلب الكبير على التبريد، مثل جنوب غرب الولايات المتحدة. ويمكن لأنظمة تخزين الطاقة الحرارية، مثل محطة جيماسولار ثيرموسولار الإسبانية الصغيرة ، تحسين التوافق بين إمدادات الطاقة الشمسية والاستهلاك المحلي. ويمثل تحسين معامل السعة باستخدام التخزين الحراري انخفاضًا في السعة القصوى، ويطيل إجمالي مدة توليد النظام للطاقة. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

في العديد من البلدان، توقف بناء السدود الكبيرة الجديدة بسبب الأثر البيئي للخزانات . واستمر بناء مشاريع جريان الأنهار . ^{[ 45 ]} ويؤدي غياب الخزانات إلى تقلبات موسمية وسنوية في كمية الكهرباء المولدة.

تُعدّ طاقة المد والجزر أكثر مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة قابليةً للتنبؤ. ينعكس المد والجزر مرتين يوميًا، لكنهما ليسا متقطعين أبدًا، بل على العكس، فهما موثوقان تمامًا. ^{[ 46 ]}

تتولد الأمواج في المقام الأول بفعل الرياح، لذا فإن الطاقة المتاحة من الأمواج تميل إلى أن تتبع الطاقة المتاحة من الرياح، ولكن نظرًا لكتلة الماء، فإن طاقة الأمواج أقل تغيرًا من طاقة الرياح. تتناسب طاقة الرياح طرديًا مع مكعب سرعة الرياح، بينما تتناسب طاقة الأمواج طرديًا مع مربع ارتفاع الموجة. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

جميع الشبكات المُدارة لديها بالفعل احتياطيات تشغيلية واحتياطيات احتياطية للتعويض عن حالات عدم اليقين الحالية في شبكة الطاقة. ولا تتطلب إضافة موارد متقطعة مثل طاقة الرياح احتياطياً بنسبة 100%، لأن الاحتياطيات التشغيلية ومتطلبات الموازنة تُحسب على مستوى النظام ككل، وليست مخصصة لمحطة توليد محددة.

تُحمّل بعض محطات توليد الطاقة بالغاز أو الطاقة الكهرومائية جزئيًا، ثم تُضبط لتتغير وفقًا لتغيرات الطلب أو لتعويض الطاقة المفقودة بسرعة. تُسمى القدرة على التكيف مع تغيرات الطلب "الاستجابة". أما القدرة على تعويض الطاقة المفقودة بسرعة، عادةً خلال فترة تتراوح بين 30  ثانية و30  دقيقة، فتُسمى "الاحتياطي الدوار".

بشكل عام، تكون محطات الطاقة الحرارية التي تعمل كمحطات لتلبية ذروة الطلب أقل كفاءة من تلك التي تعمل كمحطات لتوليد الطاقة الأساسية . أما محطات الطاقة الكهرومائية ذات سعة التخزين، مثل تلك التي تعمل بتكوين السدود التقليدي، فيمكن تشغيلها كمحطات لتوليد الطاقة الأساسية أو كمحطات لتلبية ذروة الطلب.

يمكن لشبكات الكهرباء التعاقد مع محطات تخزين الطاقة بالبطاريات ، والتي توفر طاقة متاحة فورًا لمدة ساعة تقريبًا، مما يتيح الوقت لتشغيل مولدات أخرى في حالة حدوث عطل، ويقلل بشكل كبير من كمية الاحتياطي الدوار المطلوب. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

الاستجابة للطلب هي تغيير في استهلاك الطاقة لتحقيق توافق أفضل مع العرض. وقد تتخذ شكل إيقاف تشغيل الأحمال، أو امتصاص طاقة إضافية لتصحيح اختلالات العرض والطلب. وقد وُضعت حوافز واسعة النطاق في الأنظمة الأمريكية والبريطانية والفرنسية لتشجيع استخدام هذه الأنظمة، مثل أسعار تفضيلية أو دعم تكاليف رأس المال، مما يشجع المستهلكين ذوي الأحمال الكبيرة على إيقاف تشغيلها عند وجود نقص في السعة، أو على العكس من ذلك، على زيادة الحمل عند وجود فائض.

تسمح بعض أنواع أنظمة التحكم في الأحمال لشركة الكهرباء بفصل الأحمال عن بُعد في حال عدم كفاية الطاقة المتاحة. في فرنسا، يقوم كبار المستهلكين، مثل مركز سيرن، بخفض استهلاك الطاقة وفقًا لمتطلبات مشغل النظام - شركة كهرباء فرنسا (EDF) - بتشجيع من تعريفة EJP. ^{[ 55 ] [ 56 ]}

يشير مصطلح إدارة الطلب على الطاقة إلى الحوافز التي تُقدم لتعديل استهلاك الكهرباء، مثل رفع الأسعار خلال ساعات الذروة. ويمكن لتسعير الكهرباء المتغير في الوقت الفعلي أن يشجع المستخدمين على تعديل استهلاكهم للاستفادة من الفترات التي تكون فيها الطاقة متوفرة بأسعار زهيدة، وتجنب الفترات التي تكون فيها نادرة وباهظة الثمن. ^{[ 57 ]} بعض الأحمال، مثل محطات تحلية المياه، والغلايات الكهربائية، ووحدات التبريد الصناعية، قادرة على تخزين ناتجها (الماء والحرارة). وقد صاغت بعض الدراسات نموذجًا لتعدين البيتكوين كحمل كهربائي مرن محتمل، مشيرةً إلى أنه في ظل ظروف معينة، يمكن لعمليات التعدين استخدام الكهرباء التي كانت ستُقتطع لولا ذلك، أو تحسين اقتصاديات المشروع. ^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]} لكن يرى آخرون أن تعدين البيتكوين لا يمكن أن يكون مستدامًا أبدًا. ^{[ 66 ]}

خفض فوري للطلب. تحتوي معظم الأنظمة الكبيرة أيضًا على فئة من الأحمال التي يتم فصلها فورًا عند حدوث نقص في توليد الطاقة، بموجب عقد ذي منفعة متبادلة. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى تخفيضات أو زيادات فورية في الأحمال.

في أوقات انخفاض الأحمال، حيث قد يكون إنتاج الطاقة غير القابل للتحكم من مصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية مرتفعًا، يتطلب استقرار الشبكة خفض إنتاج مصادر التوليد القابلة للتحكم أو حتى زيادة الأحمال القابلة للتحكم، ربما عن طريق استخدام تخزين الطاقة لنقل الإنتاج إلى أوقات ذروة الطلب. وتشمل هذه الآليات ما يلي:

تُعدّ الطاقة الكهرومائية المُخزّنة بالضخّ التقنية الأكثر شيوعًا حاليًا، ويمكنها تحسين الجدوى الاقتصادية لطاقة الرياح بشكلٍ كبير. ويختلف توافر مواقع الطاقة الكهرومائية المناسبة للتخزين من شبكة إلى أخرى. وتبلغ كفاءة الدورة الكاملة النموذجية 80%. ^{[ 10 ] [ 71 ]}

تُعد بطاريات الليثيوم أيون التقليدية النوع الأكثر شيوعًا المستخدم لتخزين الطاقة على نطاق الشبكة اعتبارًا من عام 2020.[ ^{72 ]} يمكن أن تعمل بطاريات التدفق القابلة لإعادة الشحن كوسيط تخزين ^ذي سعة كبيرة واستجابة سريعة. ^{[ 13 ]} يمكن إنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي وتخزينه لاستخدامه لاحقًا. ^{[ 73 ]}

تتميز أنظمة تخزين الطاقة باستخدام دولاب الموازنة ببعض المزايا مقارنةً بالبطاريات الكيميائية. فإلى جانب متانتها العالية التي تسمح بإعادة شحنها وتفريغها بشكل متكرر دون انخفاض ملحوظ في عمرها الافتراضي، تتميز أيضًا بسرعة استجابتها وسرعة شحنها. إذ يمكنها الانتقال من حالة التفريغ الكامل إلى حالة الشحن الكامل في غضون ثوانٍ معدودة. ^{[ 74 ]} ويمكن تصنيعها باستخدام مواد غير سامة وصديقة للبيئة، كما يسهل إعادة تدويرها بعد انتهاء عمرها الافتراضي. ^{[ 75 ]}

تُخزّن أنظمة تخزين الطاقة الحرارية الحرارة. ويمكن استخدام الحرارة المخزنة مباشرةً لتلبية احتياجات التدفئة أو تحويلها إلى كهرباء. وفي سياق محطة توليد الطاقة المشتركة، يمكن أن يعمل تخزين الحرارة كمخزن فعال للكهرباء بتكاليف منخفضة نسبيًا. أما أنظمة تكييف الهواء، فتُخزّن الثلج بين المواسم، ويمكن استخدامها كمصدر لتكييف الهواء خلال فترات ذروة الطلب. وتحتاج الأنظمة الحالية إلى تخزين الثلج لبضع ساعات فقط، وهي أنظمة متطورة للغاية.

يؤدي تخزين الطاقة الكهربائية إلى فقدان جزء منها، لأن عمليات التخزين والاسترجاع ليست مثالية. كما يتطلب التخزين استثماراً رأسمالياً ومساحة لمنشآت التخزين.

قد يكون تباين إنتاج توربينة رياح واحدة مرتفعًا. ويؤدي دمج أي عدد إضافي من التوربينات، على سبيل المثال في مزرعة رياح، إلى انخفاض التباين الإحصائي، طالما أن الارتباط بين إنتاج كل توربينة غير كامل، ويبقى هذا الارتباط غير كامل دائمًا بسبب المسافة بين التوربينات. وبالمثل، تتميز توربينات الرياح أو مزارع الرياح المتباعدة جغرافيًا بارتباطات أقل، مما يقلل من التباين الإجمالي. ونظرًا لاعتماد طاقة الرياح على الأنظمة الجوية، فإن فائدة هذا التنوع الجغرافي لأي نظام طاقة محدودة. ^{[ 76 ]}

تُنتج مزارع الرياح المتعددة، المنتشرة على مساحة جغرافية واسعة والموصولة بشبكة، طاقةً أكثر استقرارًا وأقل تقلبًا من المنشآت الأصغر حجمًا. ويمكن التنبؤ بإنتاج طاقة الرياح بدرجة معينة من الدقة باستخدام التنبؤات الجوية، لا سيما عند استخدام أعداد كبيرة من التوربينات/المزارع. ومن المتوقع أن تتحسن القدرة على التنبؤ بإنتاج طاقة الرياح بمرور الوقت مع جمع البيانات، وخاصة من المنشآت الأحدث. ^{[ 76 ]}

تُساهم الكهرباء المُنتجة من الطاقة الشمسية في موازنة تقلبات إمدادات الطاقة المُولدة من الرياح. عادةً ما تكون الرياح في أشدّها ليلاً وفي الأجواء الغائمة أو العاصفة، بينما تزداد أشعة الشمس في الأيام الصافية ذات الرياح الخفيفة. ^{[ 77 ]} إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما تبلغ طاقة الرياح ذروتها في فصل الشتاء، بينما تبلغ طاقة الشمس ذروتها في فصل الصيف؛ ويُقلل الجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية من الحاجة إلى طاقة احتياطية قابلة للتوزيع. ^{[ 78 ]}

• في بعض المواقع، قد يكون هناك ارتباط قوي بين الطلب على الكهرباء وإنتاج الرياح، لا سيما في المواقع التي تؤدي فيها درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة استهلاك الكهرباء، حيث يكون الهواء البارد أكثر كثافة ويحمل طاقة أكبر.
• يمكن زيادة نسبة الاختراق المسموح بها من خلال زيادة الاستثمار في توليد الطاقة الاحتياطية. على سبيل المثال، يمكن في بعض الأيام توليد 80% من طاقة الرياح المتقطعة، وفي الأيام التي تخلو من الرياح، يمكن استبدال 80% من الطاقة القابلة للتوزيع مثل الغاز الطبيعي والكتلة الحيوية والطاقة الكهرومائية.
• قد تزيد أو تنقص المناطق التي تتمتع بمستويات عالية من توليد الطاقة الكهرومائية لإدخال كميات كبيرة من طاقة الرياح. تتمتع النرويج والبرازيل ومانيتوبا بمستويات عالية من توليد الطاقة الكهرومائية ، وتنتج كيبيك أكثر من 90% من كهربائها من الطاقة الكهرومائية، وتُعد شركة هيدرو-كيبيك أكبر منتج للطاقة الكهرومائية في العالم. وقد تم تحديد شمال غرب المحيط الهادئ في الولايات المتحدة كمنطقة أخرى تُكمّل فيها طاقة الرياح بشكل جيد الطاقة الكهرومائية القائمة. ^{[ 79 ]} ستكون سعة التخزين في محطات الطاقة الكهرومائية محدودة بحجم الخزان، والاعتبارات البيئية وغيرها.

من الممكن في كثير من الأحيان تصدير الطاقة إلى الشبكات المجاورة في أوقات الفائض، واستيرادها عند الحاجة. هذه الممارسة شائعة في أوروبا ^{[ 80 ]} وبين الولايات المتحدة وكندا ^{[ 81 ]} . يمكن أن يساهم التكامل مع الشبكات الأخرى في خفض التركيز الفعلي للطاقة المتغيرة؛ فعلى سبيل المثال، يُعدّ انتشار مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة في الدنمارك، في سياق الشبكات الألمانية والهولندية والإسكندنافية التي تربطها بها روابط، أقل بكثير كنسبة من إجمالي النظام. ويمكن استخدام الطاقة الكهرومائية التي تعوض عن التقلبات بين الدول ^{[ 82 ] .}

قد يتطلب دعم خطط التصدير والاستيراد رفعًا كبيرًا في قدرة البنية التحتية لنقل الطاقة. ويُفقد جزء من الطاقة أثناء النقل. وتعتمد القيمة الاقتصادية لتصدير الطاقة المتغيرة جزئيًا على قدرة شبكة التصدير على تزويد شبكة الاستيراد بالطاقة اللازمة في الأوقات المناسبة وبسعر مناسب.

يمكن تحقيق توافق أفضل بين الطلب والإنتاج عند ربط قطاعات مثل النقل والتدفئة والغاز بنظام الطاقة. فعلى سبيل المثال، من المتوقع أن يصبح سوق السيارات الكهربائية أكبر مصدر لسعة التخزين. وقد يكون هذا خيارًا أكثر تكلفةً ومناسبًا لانتشار واسع لمصادر الطاقة المتجددة المتغيرة، مقارنةً بمصادر المرونة الأخرى. ^{[ 83 ]} وتشير وكالة الطاقة الدولية إلى أن ربط القطاعات ضروري للتعويض عن عدم التوافق بين العرض والطلب الموسميين. ^{[ 84 ]}

يمكن شحن المركبات الكهربائية خلال فترات انخفاض الطلب وارتفاع الإنتاج، وفي بعض الأماكن يتم إعادة الطاقة من المركبة إلى الشبكة . ^{[ 85 ] [ 86 ]}

يُقدّر الحد الأقصى لاختراق الطاقة المُدمجة من الرياح والطاقة الشمسية بنسبة تتراوح بين 70% و90% دون تجميع إقليمي أو إدارة للطلب أو تخزين؛ ويصل إلى 94% مع تخزين لمدة 12 ساعة. ^{[ 95 ]} من المرجح أن تهيمن الكفاءة الاقتصادية واعتبارات التكلفة كعوامل حاسمة؛ وقد تسمح الحلول التقنية بالنظر في مستويات اختراق أعلى في المستقبل، لا سيما إذا كانت اعتبارات التكلفة ثانوية.

قد تشمل تقديرات تكلفة طاقة الرياح والطاقة الشمسية تقديرات التكاليف "الخارجية" لتقلبات طاقة الرياح والطاقة الشمسية، أو قد تقتصر على تكلفة الإنتاج. لكل محطة توليد كهرباء تكاليف منفصلة عن تكلفة الإنتاج، بما في ذلك، على سبيل المثال، تكلفة أي سعة نقل ضرورية أو سعة احتياطية في حالة فقدان قدرة التوليد. العديد من أنواع التوليد، وخاصة المشتقة من الوقود الأحفوري، لها تكاليف خارجية مثل التلوث وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتدمير الموائل ، والتي لا تُؤخذ في الحسبان بشكل مباشر عادةً.

يُثار جدلٌ حول حجم التأثيرات الاقتصادية، وستختلف باختلاف الموقع، ولكن من المتوقع أن تزداد مع ارتفاع مستويات الانتشار. أما عند مستويات الانتشار المنخفضة، فيُعتقد أن التكاليف مثل احتياطي التشغيل وتكاليف الموازنة ضئيلة.

قد يؤدي انقطاع التيار الكهربائي إلى تكاليف إضافية تختلف عن تكاليف أنواع التوليد التقليدية أو تكون ذات حجم مختلف. وقد تشمل هذه التكاليف ما يلي:

• سعة النقل: قد تكون سعة النقل أغلى من سعة توليد الطاقة النووية والفحم نظرًا لانخفاض معامل الحمل. تُحدد سعة النقل عادةً بناءً على ذروة الإنتاج المتوقعة، ولكن متوسط ​​سعة طاقة الرياح سيكون أقل بكثير، مما يرفع تكلفة وحدة الطاقة المنقولة فعليًا. مع ذلك، تُشكل تكاليف النقل نسبة ضئيلة من إجمالي تكاليف الطاقة. ^{[ 96 ]}
• احتياطي تشغيل إضافي: إذا لم تتناسب طاقة الرياح والطاقة الشمسية الإضافية مع أنماط الطلب، فقد يلزم وجود احتياطي تشغيل إضافي مقارنةً بأنواع التوليد الأخرى، إلا أن هذا لا يؤدي إلى زيادة التكاليف الرأسمالية للمحطات الإضافية، لأنها ببساطة محطات قائمة تعمل بقدرة منخفضة - احتياطي التشغيل. وخلافًا للادعاءات التي تنص على ضرورة دعم جميع طاقة الرياح بقدرة احتياطية متساوية، فإن المولدات المتقطعة تساهم في القدرة الأساسية "طالما كان هناك احتمال لإنتاج الطاقة خلال فترات الذروة". ولا تُنسب القدرة الاحتياطية إلى مولدات فردية، لأن الاحتياطي التشغيلي "لا معنى له إلا على مستوى النظام". ^{[ 97 ]}
• تكاليف الموازنة: للحفاظ على استقرار الشبكة، قد تُتكبّد بعض التكاليف الإضافية لموازنة الأحمال مع الطلب. على الرغم من أن تحسينات موازنة الشبكة قد تكون مكلفة، إلا أنها قد تؤدي إلى وفورات طويلة الأجل. ^{[ 98 ] [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ]}

في العديد من البلدان، تدعو الحكومة الشركات من حين لآخر لتقديم عروض مغلقة لإنشاء محطات طاقة شمسية بقدرة محددة لربطها بمحطات فرعية معينة، وذلك لأنواع متعددة من مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة. وبقبول أقل عرض سعر، تلتزم الحكومة بشراء الطاقة بهذا السعر لكل كيلوواط/ساعة لعدد محدد من السنوات، أو حتى كمية إجمالية معينة من الطاقة. وهذا يوفر للمستثمرين استقرارًا في مواجهة تقلبات أسعار الكهرباء بالجملة. ^{[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]} ومع ذلك، قد يظلون عرضة لتقلبات أسعار الصرف إذا اقترضوا بعملة أجنبية. ^{[ 105 ]}

أعلنت الشركة المشغلة لنظام الكهرباء البريطاني أنها ستكون قادرة على العمل بدون انبعاثات كربونية بحلول عام 2025، متى توفرت كميات كافية من الطاقة المتجددة، وقد تصل إلى مستوى سلبي للكربون بحلول عام 2033. ^{[ 106 ]} وتؤكد الشركة، وهي شركة تشغيل نظام الكهرباء الوطنية، أن المنتجات والخدمات الجديدة ستساهم في خفض التكلفة الإجمالية لتشغيل النظام. ^{[ 107 ]}

في الدول التي تتمتع بوفرة في الطاقة المتجددة، تتسبب الطاقة الشمسية في انخفاض أسعار الكهرباء حوالي منتصف النهار يوميًا. ويتناسب إنتاج الخلايا الكهروضوئية مع ارتفاع الطلب خلال هذه الساعات. تُظهر الصور أدناه أسبوعين في ألمانيا عام 2022، حيث بلغت حصة الطاقة المتجددة أكثر من 40%. ^{[ 108 ]} كما تنخفض الأسعار ليلًا وفي عطلات نهاية الأسبوع بسبب انخفاض الطلب. وفي الساعات التي لا تتوفر فيها الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح، ترتفع أسعار الكهرباء، مما قد يؤدي إلى تعديلات في جانب الطلب. وبينما يعتمد القطاع الصناعي على الأسعار بالساعة، لا تزال معظم الأسر تدفع تعريفة ثابتة. ومع العدادات الذكية ، يمكن تحفيز المستهلكين الأفراد، على سبيل المثال، لشحن سياراتهم الكهربائية عندما تتوفر كميات كافية من الطاقة المتجددة وتكون الأسعار منخفضة.

يُعدّ توفير مرونة قابلة للتوجيه في إنتاج الكهرباء أمرًا ضروريًا لدعم مصادر الطاقة المتغيرة. ويُظهر المثال الألماني سرعة استجابة محطات تخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ، ومحطات الغاز، والفحم الحجري. أما الليغنيت، فيتغير إنتاجه يوميًا. ويمكن للطاقة النووية والكتلة الحيوية نظريًا التكيف إلى حدٍ ما. ومع ذلك، لا تزال الحوافز في هذه الحالة غير كافية على ما يبدو.

إنتاج الطاقة المتجددة والتقليدية في ألمانيا على مدى أسبوعين في عام 2022. في الساعات التي ينخفض ​​فيها إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية، يُعوض الفحم والغاز النقص. أما الطاقة النووية والكتلة الحيوية فتكاد تخلو من المرونة. وتستجيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية لزيادة الاستهلاك خلال ساعات النهار، لكنها تتفاوت موسمياً.

سوق الكهرباء في ألمانيا خلال أسبوعين في عام 2022. مع دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية، انخفضت الأسعار حوالي منتصف النهار يوميًا على الرغم من ارتفاع الطلب. كما انخفضت الأسعار ليلًا وفي عطلات نهاية الأسبوع بسبب انخفاض الطلب. وساهم وفرة طاقة الرياح في انخفاض الأسعار في النصف الأيمن من السوق. وفي الساعات التي لم تُشغل فيها الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح، حددت البدائل الأغلى سعرًا. أما المستويات المرتفعة للغاية للغاز الطبيعي في عام 2022 فكانت نتيجة للغزو الروسي لأوكرانيا. وقد أدى انخفاض توافر الطاقة النووية الفرنسية خلال هذه الأشهر إلى زيادة الطلب على الصادرات.