Rowicki: Magazyny energii to nie mit
Dyskusja na temat kształtu polskiego systemu elektroenergetycznego w przyszłości potrzebna jest w tej chwili jak nigdy dotąd. W obliczu wymagań klimatycznych oraz troski o bezpieczeństwo i jakość zasilania, rozważanych jest wiele scenariuszy, opierających się o rozmaite technologie. Dyskusja zawsze jest świetnym wyborem – pozwala wybrać najlepsze rozwiązanie, na czym nam wszystkim zależy. Jednak nie powinna być ona prowadzona o tworzone pod tezę mity – pisze Marcin Rowicki, prezes Studenckiego Koła Magazynowania Energii, działającego przy Wydziale Mechanicznym, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej.
Po przeczytaniu artykułu Pana Dyrektora Józefa Sobolewskiego odniosłem wrażenie, że „mit magazynów energii”, o którym pisze, został stworzony przede wszystkim w oparciu o błędne wyobrażenia pana Dyrektora o magazynach, niemające wiele wspólnego z rzeczywistością. Z kolei przedstawiona argumentacja, nie jest wymierzona w same magazyny, lecz właśnie przeciwko temu ich zniekształconemu obrazowi.
Gęstość energii nie jest tak ważna
W swoim tekście, dyrektor Sobolewski posłużył się przede wszystkim parametrem gęstości zmagazynowanej energii, starając się pokazać nim wady poszczególnych technologii. Jednak ten parametr jest kluczowy w przypadku magazynów mobilnych (np. dla akumulatorów pojazdów elektrycznych), a ma mniejsze znaczenie dla stacjonarnych instalacji energetycznych. Świadczy o tym choćby fakt, że elektrownie szczytowo-pompowe, które z wymienionych w tekście technologii mają najmniejszą gęstość zmagazynowanej energii, mają zdecydowanie największy udział zainstalowanej w magazynach mocy (o czym zresztą wspomniał sam pan Dyrektor). Dla magazynów stacjonarnych znaczenie mają przede wszystkim ich sprawność, moc, pojemność i możliwości dostosowania poszczególnych technologii do konkretnych potrzeb. Ważne są również kwestie ekonomiczne wynikające głównie z technologicznego skomplikowania poszczególnych układów oraz wielkości magazynu. Żeby być precyzyjnym warto jednak oddać, że gęstość zmagazynowanej energii właśnie tutaj ma znaczenie, wpływając (niebezpośrednio) na gabaryty urządzeń, a co za tym idzie na ich nakłady inwestycyjne.
Magazyny energii tanieją
W dalszej części, dyrektor Sobolewski podważa spadkowy trend cen technologii magazynowania na podstawie szacunkowej ceny jednej (!) instalacji firmy Tesla w Australii – spójrzmy więc na faktyczny trend:
Ceny magazynów energii (litowo-jonowych) idą w dół. Źródło: Bloomberg New Energy Finance, New Energy Outlook 2018
Jak wskazuje agencja Bloomberg, cena najszybciej rozwijającej się obecnie technologii magazynowania w energetyce, czyli baterii litowo-jonowych, spadła od 2010 roku aż pięciokrotnie. To, czy pomimo spadku cen ich użycie jest w tej chwili opłacalne ekonomicznie, jest oddzielną kwestią, lecz przede wszystkim nie wolno zaprzeczać istniejącym trendom.
Błędy
Wymieniony już magazyn energii zlokalizowany w Hornsdale, w Południowej Australii, został przez dyrektora Sobolewskiego użyty do zobrazowania, jak wielu takich magazynów potrzebowałby polski system elektroenergetyczny, żeby za ich pomocą pokryć swoje zapotrzebowanie oraz ile by one nie kosztowały. Warto jednak uzupełnić ten fragment o dwie ważne, moim zdaniem, kwestie. Po pierwsze, australijska instalacja od samego początku nie była projektowana do pokrycia zapotrzebowania całego regionu, a do wsparcia istniejącego systemu elektroenergetycznego w przypadku awarii lub przeciążenia linii przesyłowych. Oczekiwanie więc od niej czegoś, do czego nie została zaprojektowana, uważam za bezzasadne. Po drugie, ze swej roli magazyn spisywał się do tej pory znakomicie. Nie tylko poprawił bezpieczeństwo zasilania, ale, jak donoszą media, w ciągu pierwszego roku swojej działalności zwróciła się aż jedna trzecia jego kosztów inwestycyjnych. Powtórzę – jedna trzecia. Czy taka stopa zwrotu jest w ogóle osiągalna dla elektrowni jądrowej?
Niepotrzebna figura retoryczna została także umieszczona na samym końcu artykułu dyrektora Sobolewskiego – jaki sens ma porównanie energii zmagazynowanej w wiązaniach elektrochemicznych w bateriach litowo-jonowych, do energii chemicznej w węglu i energii jądrowej w uranie, czyli w samym paliwie? Uważam, że porównanie zużywanego paliwa do akumulatora wielokrotnego użytku jest kompletnie pozbawione sensu. Ponadto, każde takie porównanie bez choćby wspomnienia o gabarytach instalacji potrzebnych, by tą energię przetworzyć na użyteczną energię elektryczną jest zupełnie bezużyteczne. Żeby móc zużyć energię zgromadzoną w baterii wystarczy jedynie podłączyć ją do odpowiedniego zestawu przetworników energoelektronicznych. Żeby zużyć energię zgromadzoną w jądrze atomu, należy zbudować gigantyczną elektrownię atomową, wydać na nią ogromne pieniądze oraz poczekać co najmniej 10 lat na ukończenie budowy i liczyć, że się ona nie opóźni (co wcale nie jest pewne).
Trendy magazynowania energii
Warto przy okazji rozpowszechnić wiedzę o osiągnięciach i rozważaniach inżynierów w dziedzinie rozwoju technologii magazynowania energii. Wbrew temu, co napisał Dyrektor Sobolewski, magazyny sprężonego powietrza (CAES) nie muszą wcale spalać gazu ziemnego – możliwe są rozwiązania wykorzystujące do podgrzania powietrza przed turbiną zmagazynowane ciepło odebrane od sprężonego gazu – jest to tzw. CAES adiabatyczny (ACAES), rozwijany choćby przez Członków naszego Koła. Oprócz braku emisyjności, takie rozwiązanie podwyższa również sprawność magazynowania rozważanego układu (w teorii do nawet 75%). Ponadto, rozważając – jak to określił Dyrektor – egzotyczne rozwiązania, możliwe jest przechowywanie powietrza skroplonego (LAES), także z odzyskiem ciepła (ALAES). Dla takich rozwiązań gęstość zmagazynowanej energii waha się w granicach 50-200 Wh/kg, nie wykorzystują one również podziemnych, solnych kawern. Do wartych zainteresowania rozwiązań należy również zaliczyć Vehicle-To-Grid, czyli koncepcję magazynowania energii w akumulatorach pojazdów elektrycznych, znacznie zwiększającą efektywność wykorzystania pojazdów w ciągu doby.
Ponadto, warto moim zdaniem zmienić trochę myślenie o magazynach energii elektrycznej. Przede wszystkim, nie są one jednostkami wytwórczymi per se, a jedynie elementami responsywnymi w systemie elektroenergetycznym, współpracującymi z jednostkami, które tą energię elektryczną de facto wytwarzają. Systemowe zapotrzebowanie na tą energię i tak musimy pokryć z innych źródeł, a magazyny powinniśmy traktować jako osobny segment, więc wszelkie porównania ich z klasycznymi jednostkami wytwórczymi trochę mijają się z celem. Użycie magazynów energii na szeroką skalę mogłoby przyczynić się do lepszego wykorzystania właśnie tych innych jednostek, generując oszczędności na zwiększeniu efektywności wykorzystania energii, ograniczeniu awaryjności oraz na zmniejszeniu emisyjności energetyki. Niestety, trudno oszacować skalę tych oszczędności, warto jednak próbować sięgać po te pieniądze.
Magazyny energii i energetyka jądrowa uzupełniają się, a nie przeciwstawiają
Na sam koniec – dziwi mnie, że pan Dyrektor Sobolewski zupełnie pominął związek technologii magazynowania z energetyką jądrową. Przecież elektrownia szczytowo-pompowa w Żarnowcu pierwotnie powstała, aby współpracować z – ostatecznie niewybudowaną – elektrownią jądrową i pozwalać na szybsze zmiany mocy oddawanej do sieci oraz służyć zasilaniem potrzeb własnych elektrowni w przypadku uruchamiania jej po blackoucie. Elektrownia CAES w niemieckim Huntorf również miała służyć elektrowni atomowej, która także w końcu nie powstała. Skoro obie te technologie (magazynów energii oraz elektrownie jądrowe) uzupełniają się i są w stanie świetnie razem współpracować, dlaczego im się tak sprzeciwiać? Obawiam się, że w grę wchodzi niezrozumiały mi lobbing przeciwko odnawialnym źródłom energii, z którymi obecnie kojarzone są magazyny energii elektrycznej. Niestety sprawia to, że merytoryka całej dyskusji odchodzi na drugi plan. Gorąco wierzę, że wszystkim nam zależy na tym, aby zmieniać polską elektroenergetykę w kierunku ograniczenia jej emisyjności, przy zachowaniu bezpieczeństwa zasilania oraz jak najmniejszym koszcie tejże transformacji. Dokonujmy jednak tego w oparciu o jak najbardziej rzeczowy dialog.
