Po co nam magazyny energii?

Oceń ten artykuł
(1 Głosuj)
Po co nam magazyny energii? fot. Portland General Electric - cc - flickr

O magazynowaniu energii zwykle mówi się w kontekście pełnego wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, które dostarczają prąd nie koniecznie wtedy, gdy go potrzebujemy. Jednak z punktu widzenia firm energetycznych to tylko jeden i nie koniecznie najważniejszy powód ich rozwoju.


Magazyny energii w polskim systemie energetycznym są niemal tak długo, jak długo istnieje sam system. Najstarsze opierają się na energii potencjalnej wody, a więc magazynowaniu płynącej wody przed zaporą lub przepompowywaniu jej z dolnego do górnego zbiornika. Następnie spuszczana na turbiny woda generuje energię elektryczną dokładnie wtedy, gdy tego potrzebujemy.

 

tech magazyny ABB


Duże magazyny


Moc samych elektrowni szczytowo-pompowych (ESP) w Polsce wynosi niemal 1800 MW. Teoretycznie każdego dnia mogłyby one dostarczać taką moc do systemu przez kilka godzin (zwykle od trzech do pięciu, w zależności od warunków hydrologicznych). W praktyce są wykorzystywane znacznie rzadziej i z mniejszą mocą maksymalną. W 2015 roku dostarczyły do systemu ok. 600 GWh (pobierając uprzednio 900 GWh), przede wszystkim w momentach szybkich skoków zapotrzebowania lub produkcji, służąc stabilizacji częstotliwości w sieciach przesyłowych. Wskaźnik wykorzystania ich mocy wyniósł zaledwie 5%. Teoretycznie mógłby być kilkukrotnie większy.


ESP są w Polsce przede wszystkim pomagają operatorowi systemu przesyłowego w regulacji częstotliwości, częściowo także napięcia i mocy biernej w systemie. Pracują zwykle wieczorami, gdy bardzo szybko rośnie zapotrzebowanie na moc odbiorców (a dzieje się to w coraz mniej przewidywalny sposób). Służą także jako rezerwa do tzw. odbudowy systemu energetycznego w sytuacji blackoutu. Dlatego nigdy jako magazyny nie są „rozładowywane” do końca.

 

tech czestotliwosc baterie


To już kilka zadań stawianych przed tymi magazynami i żaden z nich nie jest bezpośrednio związany z odnawialnymi źródłami energii. Takie usługi ESP świadczą bowiem od kilkudziesięciu lat, a więc od epoki, gdy w Polsce nie było właściwie żadnej turbiny wiatrowej i paneli słonecznych.


Średnie magazyny


Dopiero od niedawna przed magazynami postawiono kolejne zadanie ─ bilansowania produkcji energii z niesterowalnych źródeł odnawialnych ze zmiennym zużyciem energii przez odbiorców. Przy tym przynajmniej częściowo zadania te mają być realizowane lokalnie. Ogromne elektrownie szczytowo-pompowe nie spełniają tego ostatniego warunku.


Stąd w ostatnich latach na potęgę rozwijane są inne technologie magazynowania. Na poziomie sieci dystrybucyjnych budowane są np. magazyny sprężonego powietrza (w Polsce jeszcze nie są wykorzystywane) i instalacje wykorzystujące energię elektryczną do produkcji, zużywanego następnie w ogniwach paliwowych lub dostarczanego do sieci gazowej wodoru (takie rozwiązanie mają wspólnie testować PGE i Gaz-System).


Tego typu instalacje mogą mieć moc od kilku do kilkudziesięciu megawatów i są w stanie dostarczać energię z tą mocą od kilkudziesięciu minut do kilku godzin dziennie. Nadają się przede wszystkim do chwilowego bilansowania zmiennej produkcji z farm wiatrowych, ale w większej skali mogą też służyć do bilansowania mocy w cyklach dobowych.


Małe magazyny


W mniejszej, gminnej skali, potencjalnie najlepszymi magazynami energii mogą być biogazownie, magazynujące metan, które także mogą bilansować lokalne zużycie energii w cyklach kilkunastominutowych lub dobowych z mocą do ok. 2 MW w pojedynczej instalacji. Tam, gdzie pozwalają na to warunki, lokalne sieci wspierać mogą także elektrownie wodne ze zbiornikami.

 

tech ev osd mobility home load


Podobną rolę w wielu miastach mogą pełnić magazyny ciepłej wody, pozwalającej na produkcję energii w elektrociepłowniach wówczas, gdy popyt na ogrzewanie jest mniejszy. Jak wylicza dr Ireneusz Pyc z Siemensa, do tej pory w Niemczech zainwestowano w segment magazynowania ciepła już blisko 400 mln euro, a w ciągu kilku kolejnych lat planowane są już inwestycje o wartości 1 mld euro. U naszych sąsiadów rozwijają się już także systemy integrujące elektrociepłownie z magazynami ciepła, pompami ciepła oraz instalacjami wykorzystującymi niskotemperaturowe źródła ciepła do produkcji prądu (instalacje ORC). W ten sposób np. ciepło zmagazynowane latem pod ziemią może służyć do produkcji energii elektrycznej zimą.


Od niedawna w skali „gminnych” magazynów energii rozwijane są także akumulatory chemiczne. Od kilku miesięcy taki magazyn o mocy 0,75 MW i pojemności 1,5 MWh w powiecie puckim testuje Energa Operator. Dostarczone przez polskiego Qumaka dwa kontenery z bateriami litowo-jonowymi są elementem lokalnego obszaru bilansowania połączonego z lokalną biogazownią, instalacją fotowoltaiczną i tysiącami odbiorców. Jednym z celów projektu realizowanego na półwyspie helskim i w okolicach Pucka jest ograniczenie przerw w dostawach energii, poprawa jakości tych dostaw (m.in. mniejsze wahania napięcia) i zmniejszenie strat sieciowych.


Tej wielkości magazyny mają tym istotniejsze znaczenie, że ─ jak wylicza Energa Operator ─ już 37% mocy zainstalowanej w Polskim systemie energetycznym przyłączona jest do sieci dystrybucyjnej. Liczba i moc rozproszonych źródeł energii nadal będą rosnąć.


Mikro magazyny


Dopiero w tym miejscu dochodzimy do rzeczywistego magazynowania energii ze źródeł odnawialnych w celu jej zużycia w innym czasie. Osławiony już Powerwall Tesli i niekiedy już bardziej efektywne baterie konkurentów mają służyć bilansowaniu produkcji energii ─ przede wszystkim z fotowoltaiki (w ciągu dnia) z jej zużyciem przez gospodarstwo domowe (przede wszystkim rano i wieczorem). W tym wypadku mówimy zwykle o mocach 3-7 kW i pojemności 5-20 kWh.


Ten sposób magazynowania ma nad innymi rozwiązaniami kluczową przewagę ─ chociaż zwykle jest znacznie droższy od wielkoskalowych rozwiązań ─ to pozwala na uniknięcie zakupu energii z sieci po wysokich koszta ─ w Polsce to ok. 600 zł/MWh w przypadku gospodarstwa domowego przy koszcie zmiennym produkcji energii ze słońca bliskim zeru.


Dla porównania duże instalacje ─ jak elektrownie szczytowo-pompowe ─ kupują energię potrzebną do przepompowywania wody za ok. 100-120 zł/MWh i dostarczają ją na rynek po ok. 170-200 zł/MWh, a jedynie wyjątkowo (choć coraz częściej) zdarza się, że te ceny rosną do 500-1000 zł/MWh. To diametralnie zmienia porównanie ekonomiki pracy obu rodzajów magazynów.


Magazyny szyte na miarę


W systemie elektroenergetycznym, a w coraz większym stopniu także systemach ciepłowniczych, gazowniczych i transporcie, potrzebne są magazyny służące wielu różnym celom ─ od sekundowych zmian potrzebnych do kontroli częstotliwości, przez bilansowanie w trybie dobowym na potrzeby odbiorców i OZE, po magazynowanie ciepłej wody w cyklach tygodniowych i miesięcznych, w celu wyrównywania pracy elektrociepłowni i dostarczania energii elektrycznej i cieplnej dokładnie wtedy, gdy potrzebują jej odbiorcy.


Wiele będzie zależeć od skali i geograficznego położenia OZE. Im mniejsze i bardziej rozrzucone instalacje OZE, tym bardziej potrzebne będą małe magazyny, będące albo elementem samych instalacji [tego typu instalacje hybrydowe w przyszłości chce promować Ministerstwo Energii ─ red.], albo co najmniej elementem lokalnego bilansowania (takie rozwiązania testują już polskie spółki energetyczne]) ─ tłumaczy Rafał Płatek z ABB.


Jak tłumaczy nasz rozmówca, w przypadku dużych instalacji OZE pojawia się jeszcze jeden problem, który magazyny mogą rozwiązać  ─ przepustowości sieci. Instalacje fotowoltaiczne i farmy wiatrowe produkują energię z pełną mocą jedynie kilkadziesiąt  godzin w roku. W tej sytuacji rozbudowę sieci pod taką przepustowość zastąpić mogą tańsze w budowie i eksploatacji magazyny energii. Magazyny mogą także pomagać w zarządzaniu rozpływami energii w sieciach w sytuacji trudnych warunków (np. wysokiej temperatury zmniejszającej możliwości przesyłowe linii), czy usuwania awarii.


Czy o rozwoju zdecydują rynek i regulacje? O tym w dalszej części artykułu na portalu WysokieNapiecie.pl

WysokieNapiecie.pl

Opiniotwórczy portal o energetyce prowadzony przez trójkę doświadczonych dziennikarzy – Rafała Zasunia, Bartłomieja Derskiego i Justynę Piszczatowską. Ich pogłębione analizy i komentarze cytowane są przez najważniejsze media w Polsce.

W zamkniętym systemie mailingowym WysokieNapiecie.pl wydaje ponadto Obserwator Legislacji Energetycznej monitorujący zarówno oficjalne, jak i zakulisowe prace nad przepisami regulującymi branżę paliwowo-energetyczną w Polsce i UE.

WysokieNapiecie.pl

Skomentuj

Ogłoszenia

Najpopularniejsze

TGE otrzymała zgodę KNF na prowadzenie platformy aukcyjnej CO2

Komisja Nadzoru Finansowego udzieliła zgody Towarowej Giełdzie Energii S.A. na prowadzenie platformy aukcyjnej uprawnień...

Po co nam magazyny energii?

O magazynowaniu energii zwykle mówi się w kontekście pełnego wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, które dostarc...

Pierwszy w Polsce odczyt liczników energii w czasie rzeczywistym

Klienci TAURONA jako pierwsi w Polsce mogą obserwować w czasie rzeczywistym zużycie energii poszczególnych urządzeń w do...

Energa buduje pierwszy na Pomorzu inteligentny parking

W Pelplinie na Pomorzu powstanie inteligentny system parkowania. Za pomocą specjalnej aplikacji na smartfona, kierowca o...

Copyright © OdnawialneŹródłaEnergii.pl. All rights reserved.
stat4u

Zaloguj się lub Załóż konto

ZALOGUJ SIĘ