Magazyny energii elektrycznej
W czasach rozwoju energetyki ze źródeł odnawialnych dynamika sieci elektroenergetycznych powoli się zmienia. Magazyny energii w dużej skali mogą wiele pomóc, aby dystrybucja elektryczności przebiegała bez zakłóceń. Jak one działają i dlaczego w ogóle są potrzebne? Wyjaśniamy!
OZE wprowadza nieprzewidziane zmiany
Energia ze Słońca i wiatru to wspaniałe rozwiązania dla ekologii. Nie mogą jednak pracować przez cały czas z równą wydajnością. Oczywiste jest, że do produkcji energii elektrycznej potrzebują one odpowiedniej pogody, która zmienia się nawet co kilka minut. Kiedy coraz więcej takich instalacji jest podłączonych do sieci elektroenergetycznej, podaż produkcji energii podlega coraz większym wahaniom. Podczas dni wietrznych i słonecznych jest największa, a praktycznie zerowa podczas bezwietrznych nocy. To zmienia elektryczną równowagę w sieci.
Od zarania energetyki istniał problem wyrównania zużycia i produkcji. Zapotrzebowanie na prąd w skali kraju zmienia się w ciągu doby - praktycznie zawsze jest mniejsze w nocy. Produkcja natomiast często jest procesem ciągłym. Z przyczyn technicznych zarówno rozruch, jak i wyłączenie elektrowni węglowych trwa bardzo długo. Rozwiązaniem były wodne elektrownie szczytowo-pompowe, które działają w dwie strony. Mogą dostarczać energię w godzinach większego zapotrzebowania i pobierać ją, gdy jest mniejsze – pompują wtedy masy wody w górę. Dzięki temu sumarycznie nie są producentami energii, lecz swoistym akumulatorem, gdzie elektryczność jest zamieniana na energię potencjalną. Opłaca się to finansowo w sytuacji sprzedawania droższego prądu za dnia i kupowania tańszego w nocy.
Budowa takich elektrowni generuje pewne problemy. Zazwyczaj konieczna jest potężna zapora, aby spiętrzyć masę wody w postaci całego jeziora. Ukształtowanie terenu musi na to pozwalać, a zawsze oznacza to poświęcenie pewnego obszaru na zalanie. Tymczasem rozwój energetyki słonecznej sprawia, że produkowane będą coraz większe nadwyżki energii. Elektrownie szczytowo-pompowe po prostu nie wystarczą. Dlatego pojawiła się nowa koncepcja: magazyny energii.
Odnawialne źródła energii potrzebują magazynów
Większość farm słonecznych i zespołów turbin wiatrowych nastawiona jest na sprzedaż elektryczności do krajowej sieci. Dlatego, posiadają główny punkt odbioru (GPO), dzięki któremu możliwe jest wyprowadzanie energii. Jest to punkt wyjściowy, przez który prąd jest odbierany z elektrowni i przekazywany do sieci, konkretnie do stacji transformatorowej. Posiada zespół urządzeń do sterowania, sygnalizacji i pomiarów pracy generatorów, najczęściej zautomatyzowany i niewymagający ciągłego nadzoru.
GPO jest nadzorczym, centralnym węzłem elektrowni, więc to najlepszy punkt do umieszczenia magazynu energii. Czym on w zasadzie jest? To teoretycznie proste - zespołem baterii. Przykładem niech będzie obecnie (w 2023 r.) największy polski magazyn spółki Energa Wytwarzanie: hybrydowy magazyn Bystra z województwa pomorskiego. Obsługuje on pobliską farmę wiatrową. Posiada zespoły baterii kwasowo-ołowiowych oraz litowo-jonowych, stąd określenie hybrydowy. Ma łączną moc 6 MW i pojemność 27,37 MWh.
Magazynowanie zielonej energii elektrycznej
Przyszłość OZE jest związana z magazynami energii
Obecnie wiele polskich spółek sektora energetycznego ma szeroko zakrojone plany na magazynowanie energii. GPO nowo powstających farm solarnych i wiatrowych będą dodatkowo miały funkcję bilansowania sieci. Eksperci ze spółki Polskie Sieci Elektroenergetyczne twierdzą jasno:
W praktyce rozwój magazynowania energii elektrycznej jest warunkiem koniecznym dalszego, efektywnego rozwoju OZE. Już teraz, mimo istnienia odpowiedniej zdolności przesyłowej sieci, źródła OZE mogą nie być w stanie produkować energii w okresach dużej dostępności energii pierwotnej słońca i wiatru, bo ich potencjał produkcyjny przewyższa w tym czasie popyt na ich produkcję.
Szczególnie widać to podczas dorocznych aukcji rynku mocy, kiedy ustalane są ceny i zobowiązania dostarczania energii elektrycznej przez różnych dostawców z kilkuletnim wyprzedzeniem. W grudniu 2022 r. zakontraktowano magazyny, które mają działać w 2027 r. W aukcji brało udział 5 spółek: Columbus Energy, OX2, Battery ESS-1, Energa Wytwarzanie oraz zespół PKE Pomorze, Hynfra Energy Storage i Heyka Capital Markets Group. Zapowiedziano wtedy, że powstaną magazyny o łącznej mocy 165 MW!
Tak duży wzrost zapotrzebowania na magazynowanie energii jest naturalną konsekwencją przejścia na ekologiczne rozwiązania. Tylko eksperci byli w stanie przewidzieć to z góry, lecz po niewielkim namyśle bateryjne magazyny energii elektrycznej to logiczne rozwiązanie w GPO. Wyprowadzanie z nich energii może wtedy odbywać się z niemal dowolną dynamiką, dostosowaną do zmiennego zapotrzebowania odbiorców. Wszystko dla zaspokojenia wciąż rosnących potrzeb konsumentów na elektryczność.