font_preload
PL / EN
Energetyka Energia elektryczna 23 kwietnia, 2019 godz. 7:30   

Cabak: Magazyny energii – nowy impuls czy mrzonka?

Magazyn energii Cramzow Magazyn energii. Fot. : Griffin Group Energy

Polska cały czas nie ma jasno określonego kierunku, w jakim ma podążyć jej polityka surowcowa i energetyczna. Przerabialiśmy już gaz łupkowy i OZE, wracamy do pomysłu budowy elektrowni atomowej. Liczymy na więcej LNG po rozbudowie terminalu w Świnoujściu i zlokalizowaniu FSRU na wodach Zatoki Gdańskiej. Wreszcie czekamy na Baltic Pipe i offshore. Jednak na razie pewne jest tylko to, że musimy odejść od węgla, który przez dziesiątki lat zapewniał  nam niezależność energetyczną – pisze Mateusz Cabak, współpracownik BiznesAlert.pl.

Tajemnicą poliszynela jest czy ten wachlarz alternatyw, to efekt zakrojonej na szeroką skalę dywersyfikacji źródeł energii, czy zwyczajny brak konsekwencji w podejmowaniu decyzji.

Jeszcze do niedawana najlepszą możliwością zabezpieczającą stabilność sieci elektroenergetycznej było utrzymywanie rezerw w elektrowniach konwencjonalnych. Niestety takie utrzymanie jest kosztowne i nieobojętne dla środowiska biorąc pod uwagę, że owa rezerwa może nigdy nie być wykorzystana. Aby uchronić się od dynamicznej zmienności produkcji energii z OZE wymyślono, że wszystkie duże źródła odnawialne (powyżej kilkuset kW) powinny być zintegrowane z magazynami energii.

To właśnie magazyny są kluczem do rozwiązania problemów związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł energii. Ich zastosowanie pozwala efektywnie zarządzać nadprodukcją czy niedoborem energii elektrycznej podczas niesprzyjających warunków pogodowych. Nowoczesne magazyny, mogące z jednej strony przechowywać nadwyżki energii a z drugiej, w razie potrzeby, oddawać je do sieci, są brakującym elementem kompleksowego systemu OZE. W polskich warunkach, gdzie największy udział w produkcji energii elektrycznej ze wszystkich odnawialnych źródeł mają farmy wiatrowe, to właśnie magazyny wydają się być ich naturalnym uzupełnieniem.

Z opublikowanego pod koniec marca br., przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne, raportu certyfikacji ogólnej do rynku mocy wynika że do 2024 roku w Polsce ma powstać 75 nowych jednostek wytwórczych. Wśród nich jedna elektrociepłownia węglowa o mocy 35 MW, 42 elektrownie i elektrociepłownie gazowe o łącznej mocy 4,6 GW i aż 20 magazynów energii o mocy przekraczającej 5,6 GW, co dla analityków rynku stanowi nie lada zaskoczenie. Jak nieoficjalnie dowiedział się portal wysokienapiecie.pl, za planami budowy magazynów nie kryje się niestety żadna z polskich firm energetycznych, tylko ABB. 

W Polsce przybywa magazynów 

Mimo to zarówno Tauron czy Energa, jak i PGE nie zasypiają gruszek w popiele. Pierwsza z nich mniej więcej rok temu ogłosiła plany budowy magazynu energii. Z uwagi na to że inwestycja ma charakter pilotażowy będzie to niewielka jednostka o mocy 2 MW i pojemność 500 kWh. System, zlokalizowany w województwie opolskim, niedaleko farmy wiatrowej Lipniki, ma być oddany do użytku w końcówce tego roku. Inwestycja Tauronu, współfinasowana ze środków Unii Europejskiej, jest częścią międzynarodowego programu badawczego związanego z magazynowaniem energii elektrycznej, realizowanego we współpracy m.in. z amerykańskim Electric Power Research Institute. Ponadto technologie magazynowania energii mieszczą się w obszarze zainteresowania, powołanego przez Tauron, funduszu CVC EEC Magenta, co w przypadku pomyślnego przejścia pilotażu gwarantuje finansowanie następnym tego typu inwestycjom.   

Budowę największego, jak do tej pory, magazynu energii w Polsce ogłosiła niedawno Energa. Jednostka będzie miała moc 6 MW i pojemność 27 MWh. Jej uruchomienie przewidziano w drugiej połowie 2019 roku. Oprócz Energii w przedsięwzięcie zaangażowane są Polskie Sieci Elektroenergetyczne i Hitachi. Inwestycja zlokalizowana jest w pobliżu farmy wiatrowej Bystra pod Pruszczem Gdańskim. Magazyn, działający w trybie hybrydowym, będzie składał się z dwóch zespołów baterii litowo-jonowych i kwasowo-ołowiowych. Po montażu niezbędnych urządzeń nastąpi roczny okres testów wydajności magazynu, oceniający możliwości zastosowania magazynowania energii na szerszą skalę.

Z kolei PGE Energia Odnawialna planuje oddać do użytku magazyn energii przy należącej do spółki farmie fotowoltaicznej na beskidzkiej Górze Żar (moc 0,6 MW). Firma zakończyła już pomiary na sieci dystrybucyjnej, pozwalające na wstępne oszacowanie parametrów inwestycji. Magazyn będzie miał moc do 0,5 MW i pojemności 750 kWh, co wyrówna niestabilność pracy farmy oraz zaspokoi jej zapotrzebowanie na energię elektryczną. Jednostka będzie działała w oparciu o technologię litowo-jonową a jej budowa zakończy się w tym roku. Potem nastąpi 1-2 letni okres testów. Jak podaje PGE Energia Odnawialna koszt realizacji inwestycji oszacowana na 4-6 mln zł. Finansowanie częściowo zapewni Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. 

Ale świat jest o jeden krok z przodu 

W państwach takich jak Japonia, Australia, USA, Niemcy, Korea Południowa czy Chiny infrastruktura magazynowania energii jest rozwijana bardzo intensywnie. Obecnie na świecie jest kilkunastu producentów systemów magazynowania. Oczywiście najbardziej dynamiczny rozwój systemu opartego na magazynach energii jest ściśle związany z obszarami, na których występuje najgęstsza sieć OZE. Jeżeli system elektroenergetyczny w danym kraju opiera się przynajmniej w 25 procentach na odnawialnych źródłach energii, jest on mocno narażony na nagłe, okresowe i trudne do prognozowania utraty stabilności. Przy takim udziale OZE magazyny energii są niezbędnym elementem poprawiającym bezpieczeństwo całego systemu elektroenergetycznego.

Wraz ze wzrostem potrzeb energetyki lawinowo rośnie zapotrzebowanie na lit, a łatwo dostępne złoża tego pierwiastka są ograniczone. Dodatkowo litowe akumulatory, wykorzystywane w większości magazynów energii, degradują się po kilku tysiącach cykli. Baterie są do wymiany a ich recykling skomplikowany i energochłonny. Naukowcy i technologowie szukający rozwiązania skorzystali z właściwości wanadu. Ten pierwiastek ma tak jak lit doskonałe (z punktu widzenia gromadzenia energii) właściwości a korzystając z powszechnie znanych praw elektrochemii można na jego bazie zbudować akumulator chemiczny, oparty o reakcje zachodzące w roztworach wanadowych jonów w trakcie przepływu przez nie prądu. Za najważniejszą cechę baterii wanadowych uznaje się ich praktycznie nieograniczoną pojemność, zależną tylko od objętości elektrolitów. Jedna z większych tego typu instalacji ruszyła na początku 2019 r. w chińskiej prowincji Hubei. Zbudowany przez Kanadyjczyków, z firmy VRB, magazyn ma moc 3 MW i pojemności 12 MWh. Jednak jego parametry po dalszej rozbudowie wzrosną do odpowiednio 10 MW i 40 MWh. Na tym nie koniec. Chińczycy budują już bowiem w Dalian (jeden z największych portów ChRL) najpotężniejszy magazyn energii na świecie, oparty właśnie na wanadzie. Bateria ma zostać uruchomiona w 2020 roku i będzie miała moc 200 MW przy pojemności 800 MWh. To dwukrotnie więcej niż zainstalowany w zeszłym roku w Australii magazyn Tesli.

Na pierwszy rzut oka wanadowa bateria jest dziś droższa od litowej. W powstających tego typu instalacjach koszt zdolności magazynowania jednej kWh szacowany jest na 300 USD. W typowej baterii litowej to 200 USD/kWh. Ale wanadowa bateria działa znacznie dłużej niż litowa. Dzięki kilkakrotnie większej liczbie cykli ładowania i rozładowywania średni koszt zmagazynowania jednostki energii okazuje się więc niższy w dłuższym horyzoncie czasu. 

Kierunek: Antypody 

Z raportu Australijskiego Operatora Rynku Energii podsumowującego dane za IV kwartał ub. r., magazyny energii działające w australijskim systemie elektroenergetycznym odpowiadały już za 10 procent regulacyjnych usług częstotliwościowych. Głównym beneficjentem systemu był wspomniany magazyn zbudowany przez Teslę w Hornsdale (100 MW/129 MWh). Jednak w ostatnim kwartale 2018 do użytku oddano również magazyny w Gannawarra (25 MW/50 MWh), Ballarat (30 MW/30 MWh) i Dalrymple (30 MW/8 MWh), które w dobitny sposób przyczyniły się do osiągnięcia ww. wyniku.

Oprócz przesyłania samej energii elektrycznej ważna jest również szybkość reakcji instalacji. Ze względu na swoją konstrukcję (przede wszystkim brak części ruchomych) magazyny energii zdolne są do błyskawicznej odpowiedzi w razie zapotrzebowania na prąd. Podobno magazyn w Hornsdale był w stanie zareagować na awarię jednej z elektrowni w mniej niż 150 milisekund, co stawia go na równi z programami komputerowymi w zakresie czasu oczekiwania na odpowiedź. To dowód, że wykorzystanie magazynów do regulacji częstotliwości pozwala na bezpieczne odciążenie klasycznych jednostek i bardziej optymalne zarządzanie ich pracą oraz zmniejszenie poziomu awaryjności.

Jak wskazuje raport, w analizowanym okresie, australijskie magazyny energii zarobiły na świadczeniu tzw. usług częstotliwościowych ok. 4,5 mln USD. Co stanowiło 75 procent ich przychodów.