Magazyny energii w budynkach mieszkalnych i zakładach przemysłowych – użyteczne rozwiązanie czy zbędny gadżet?

2020-02-21 12:01 Barbara Adamska, ekspert w zakresie energetyki rozproszonej i magazynów energii, ekspert Parlamentarnego Zespołu Energii i Klimatu, dyrektor Sekcji Magazynowania Energii w Polskim Towarzystwie Fotowoltaiki
magazyn energii
Autor: Getty Images Magazyn energii umożliwia uniezależnienie zużywania energii elektrycznej od czasu, kiedy jest ona wytwarzana w instalacji PV

W Polsce o magazynach energii elektrycznej mówi się dużo, ale montuje się je rzadko. Są jednak kraje, gdzie znaczna część inwestorów w system fotowoltaiczny – domowy czy też na potrzeby firmy – od razu decyduje się na konfigurację zawierającą magazyn energii.

Magazynowanie energii zmienia rynek energii elektrycznej

W ostatnich latach temat magazynowania energii nabrał dużego znaczenia w związku ze wzrostem popularności systemów wytwarzania energii elektrycznej w instalacjach odnawialnych źródeł energii (OZE). Jednak, wbrew pozorom, kwestia ta sama w sobie nie jest nowa, a niektóre technologie służące magazynowaniu energii mają ponad sto lat.

Powszechnie znane elektrownie szczytowo-pompowe są w istocie magazynami energii, mimo że w języku polskim mają w nazwie słowo „elektrownia”. Gromadzeniu energii służą również akumulatory w samochodach czy telefonach komórkowych. Nie wyczerpuje to jednak listy metod magazynowania energii elektrycznej. W zależności od wymaganej pojemności i czasu rozładowania do dyspozycji jest szereg technologii. Rysunek przedstawia różne rodzaje magazynów energii, grupując je pod kątem czasu rozładowania i pojemności. Blisko początku układu współrzędnych umieszczone są superkondensatory, które charakteryzują się niezwykle krótkim czasem rozładowania. Stosuje się je coraz powszechniej i świetnie sprawdzają się one wszędzie tam, gdzie dochodzi do dużych obciążeń o charakterze impulsowym, jak chociażby w układach zasilania gwarantowanego. Z kolei duża pojemność i długi czas rozładowywania to cechy charakterystyczne urządzeń wykorzystujących gazy palne: wodór lub syntetyczny metan.

Jest to technologia, która ma potencjał rozwiązania problemu z magazynowaniem energii elektrycznej nawet przez miesiące. Jej możliwe zastosowanie to chociażby przechowanie nadwyżkowej energii wyprodukowanej w instalacjach fotowoltaicznych w okresie letnim, w celu wykorzystania jej zimą. Na zasadach komercyjnych takie magazyny nie mają obecnie racji bytu, jednak badania nad tą metodą, zwaną z ang. Power-to-Gas, prowadzone są bardzo intensywnie. Stosowane są również inne sposoby magazynowania energii, jak chociażby zasobniki nadprzewodnikowe (z ang. Superconducting Magnetic Energy Storage – SMES) czy magazyny w postaci sprężonego powietrza.

Jednak to nie te technologie sprawiły, że temat magazynowania stał się tak popularny, zarówno w debacie profesjonalistów zajmujących się rynkiem energii, jak też odbiorców końcowych oraz wyszedł poza branżę energetyczną. Stało się tak dzięki intensyfikacji wykorzystania akumulatorów litowo-jonowych. Użycie tego rozwiązania w telefonach komórkowych, laptopach oraz samochodach elektrycznych wpłynęło na wzrost świadomości odnośnie do funkcji, jakie mogą spełniać, zaś poprawa ich parametrów, idąca w parze ze spadkiem cen, przełożyła się na poprawę ekonomiki ich zastosowania. To spowodowało, że magazynowanie energii elektrycznej wytwarzanej w instalacjach OZE, przykładowo w fotowoltaicznej, stało się realną opcją.

magazyny energii
Autor: Sterner M und Stadler, Energiespeicher – Bedard, Technologien, Integration, Springer-Vieweg Verlag, 2014 Technologie magazynowania energii – instalacje działające w Niemczech

Domowe magazyny energii – co to jest?

W prasie, wypowiedziach ekspertów, a nawet w kartach katalogowych produktów używane jest określenie „domowe magazyny energii”. Tak naprawdę, gwoli ścisłości, nazwę tę wypadałoby rozbudować o dwa słowa: „akumulatorowe” na początku oraz „elektrycznej” na końcu. Otrzymalibyśmy wtedy termin „akumulatorowe domowe magazyny energii elektrycznej”, który dość precyzyjnie opisywałby specyfikę urządzeń, o jakich jest mowa. Dodatek „akumulatorowe” ma istotne znaczenie, gdyż energię można magazynować w wymienionych powyżej różnych rodzajach zasobników. Doprecyzowanie, że chodzi o magazyn energii elektrycznej jest również ważne, gdyż magazynować można także energię termiczną, a więc ciepło lub chłód. W praktyce pod określeniem „domowy magazyn energii” obecnie najczęściej kryje się rozwiązanie umożliwiające zmagazynowanie energii elektrycznej w baterii akumulatorów.

Po co magazyny energii w instalacji PV?

Magazyn energii umożliwia zużywanie energii elektrycznej w czasie innym, niż jest ona wytwarzana w instalacji PV. Często określa się to mianem „odłożenia konsumpcji energii elektrycznej w czasie”. W praktyce w przypadku gospodarstwa domowego polega to na tym, że nadwyżkowy prąd solarny produkowany w ciągu dnia kierowany jest do magazynu energii. W czasie, kiedy zapotrzebowanie w domu przewyższa produkcję z systemu PV, prąd jest z niego pobierany. W przypadku gospodarstwa domowego zagadnienie jest o tyle istotne, że bezpośrednie zużycie na potrzeby własne prądu wytworzonego w instalacji PV zwykle wynosi ok. 30%. Dzieje się tak, ponieważ, kiedy produkcja prądu jest największa, a więc w ciągu dnia, domowników nie ma w domu.

W tej sytuacji rozsądne wydaje się zmagazynowanie tej części energii elektrycznej, która nie może być zużyta bezpośrednio i wykorzystanie jej, kiedy uzysk z systemu PV nie jest wystarczający. Warto jednak kwestię magazynowania energii rozważyć w dwóch opcjach: instalacji niepodłączonej do sieci publicznej (off-grid), zwanej wyspową lub autonomiczną, oraz podłączonej (on-grid). W przypadku wyspowego systemu fotowoltaicznego użytkownik nie może pobierać energii elektrycznej z sieci. Jeżeli chce korzystać z urządzeń elektrycznych również w czasie, kiedy system PV nie wytwarza prądu, powinien mieć możliwość jego poboru z zasobnika. Alternatywnie może korzystać z generatorów prądotwórczych. Jednak w praktyce w krajach rozwiniętych gospodarczo, wyspowe instalacje PV w całorocznych domach mieszkalnych są rzadkością. Znajdują one zastosowanie np. w domkach letniskowych czy na łodziach.

Kwestia magazynowania w systemach wyspowych jest dość prosta – wystarczą akumulatory i regulator ładowania. W instalacjach podłączonych do sieci argumentem skłaniającym do magazynowania energii nie jest kwestia braku dostępu do energii elektrycznej w czasie, gdy system PV jej nie wytwarza, ponieważ możliwe jest odprowadzanie nadwyżki wyprodukowanej energii elektrycznej do sieci oraz pobieranie z sieci prądu, kiedy zachodzi taka potrzeba. Mimo tego magazyny energii w systemach fotowoltaicznych on-grid stosowane są coraz powszechniej.

Magazyny energii - udział zużycia własnego i stopień autarkii

Mówiąc o magazynach energii w systemach podłączonych do sieci publicznej, nie sposób pominąć dwóch pojęć: udziału zużycia własnego oraz stopnia niezależności energetycznej. Pierwsze wyraża, jaką część prądu produkowanego w ciągu roku w instalacji PV użytkownik zużywa na własne potrzeby. Z kolei drugie, zwane też stopniem autarkii, określa, jaka część energii elektrycznej zużywanej w gospodarstwie domowym pochodzi z własnej instalacji. Stosowanie magazynu energii umożliwia podniesienie zarówno jednego, jak i drugiego parametru. Warto jednak przyjrzeć się bliżej, co stanowi motywację dla użytkownika instalacji PV do ich poprawy.

Udział zużycia własnego, bez magazynu energii, wynosi w gospodarstwie domowym ok. 30%. Dostosowując pobór do profilu wytwarzania prądu w instalacji PV, czyli np. włączając w ciągu dnia odbiorniki o dużym poborze mocy, takie jak zmywarka, pralka czy suszarka, użytkownik może podnieść udział zużycia własnego, aczkolwiek z reguły wartość ta nie przekroczy 40%.

Nadwyżkowy prąd może zostać wprowadzony do sieci publicznej lub skierowany do magazynu energii. Prawdopodobnie użytkownik wybierze to rozwiązanie, które będzie dla niego korzystniejsze finansowo, co potwierdza obserwacja rozwoju największego rynku domowych magazynów energii – niemieckiego. Dopóki wysokość taryf gwarantowanych była wysoka, użytkownicy systemów PV nie dążyli do zwiększenia udziału zużycia własnego. Wprost przeciwnie – do czasu, kiedy opłata za energię wprowadzoną do sieci była wyższa od opłat za energię z niej pobraną, często całość generacji trafiała do sieci.

Sytuacja zaczęła się zmieniać, kiedy użytkownicy za energię oddaną do sieci zaczęli otrzymywać mniej niż płacili za „prąd z gniazdka”. Wówczas możliwie dużą część energii wytwarzanej we własnej instalacji PV starali się zużyć na własne potrzeby, początkowo nie stosując zasobników energii.

Uzasadnienie dla magazynów pojawiło się, kiedy różnica w cenie prądu kupowanego i sprzedawanego stała się na tyle duża, aby w kosztach inwestycyjnych uwzględnić również magazyn energii. Oczywiście wpływ na ekonomikę takiego rozwiązania miała możliwość dofinansowania inwestycji w magazyn energii w ramach programu wsparcia. Podnoszenie stopnia niezależności energetycznej jest celowe z powodu uniezależnienia się od wzrostu cen prądu. Dla niektórych inwestorów ma to znaczenie ze względu na poczucie mniejszego uzależnienia od koncernów energetycznych. Czy możliwe jest osiągnięcie stuprocentowej autarkii? Teoretycznie tak, jednak w praktyce oznaczałoby to konieczność przewymiarowania całego systemu fotowoltaicznego – zarówno mocy modułów, jak i pojemności magazynu. Zatem od strony ekonomicznej nie jest to rozwiązanie celowe.

Wpływ domowych magazynów energii na sieć elektroenergetyczną

Zasobniki energii będące uzupełnieniem mikroinstalacji, czyli instalacji do 50 kWp mocy zainstalowanej, mają relatywnie niewielką pojemność. Na rynku niemieckim wynosi ona zwykle od 4 do 8 kWh. Jednak nawet tak nieduże wartości pomnożone przez dziesiątki czy setki tysięcy instalacji tworzą w sumie pojemność magazynową, która może być relewantna w skali całego systemu elektroenergetycznego.

Według danych na koniec 2019 r. w Niemczech było zainstalowanych ok. 160 000 magazynów energii w systemach fotowoltaicznych podłączonych do sieci niskiego napięcia. W liczbie tej uwzględnione są zarówno domowe magazyny energii, jak i zasobniki w firmach. Warto tę liczbę odnieść do ilości instalacji PV w Niemczech. Może się wydawać, że 160 000 magazynów w porównaniu z ok. 1,7 mln instalacji PV to niezbyt wiele. Warto mieć jednak na uwadze, że instalacje PV zaczęto instalować w Niemczech przed ok. 20 laty, a magazyny energii z nimi współpracujące zyskały popularność dopiero w ostatnich latach. Na początku 2016 r. w Niemczech było zainstalowanych 34 000 magazynów energii, w sierpniu 2018 przekroczona została liczba 100 000, a na koniec 2019 r. było to już 160 000.
W obliczu takich liczb nie sposób nie zadać sobie pytania, jaki wpływ mają zasobniki instalowane w domowych instalacjach PV na sieć elektroenergetyczną? Przykład naszych zachodnich sąsiadów pokazuje, że celowe jest zadanie takiego pytania wcześniej, zanim rynek się rozwinie, gdyż w zależności od uzyskanych odpowiedzi można kierować wzrostem rynku.

Możliwy wpływ decentralnych zasobników energii w instalacjach PV na pracę sieci niskiego napięcia był szczególnie intensywnie dyskutowany w Niemczech w 2013 r., kiedy zastanawiano się nad wprowadzeniem systemu wsparcia zakupu magazynów prądu solarnego.

Jedną z istotniejszych analiz, które wtedy powstały, była „Speicherstudie 2013” wykonana przez renomowany Instytut Frauenhofera. Badacze podjęli w niej próbę odpowiedzi na pytanie o wpływ stosowania na szeroką skalę zasobników energii w domowych systemach PV. Wykazywała ona, że dzięki nim możliwa jest redukcja szczytów podaży prądu solarnego w skali całego systemu (o ok. 40%), a do tego samego odcinka można przyłączyć do 66% więcej mocy zainstalowanej w systemach PV. Warunkiem uzyskania takiego efektu jest jednak użytkowanie magazynów energii w sposób wspierający sieć elektroenergetyczną, czyli zapewnienie, że energia elektryczna wytwarzana w domowej instalacji PV w czasie południowych szczytów podaży będzie trafiać do magazynu energii, a nie do sieci. Jeżeli nie skłoni się użytkowników magazynów energii do takiego sposobu ich eksploatacji, może się okazać, że zasobnik energii już w godzinach przedpołudniowych będzie zupełnie napełniony, co spowoduje, że w czasie największej produkcji prądu solarnego w systemie fotowoltaicznym całość nadwyżkowej energii trafi do sieci elektroenergetycznej.

Użytkowanie zasobnika energii w sposób wspierający sieć 2 (Peak Shaving)
Autor: ISEA/RWTH Aachen University, 2015 Użytkowanie zasobnika energii w sposób wspierający sieć 2 (Peak Shaving)

Wnioski płynące z analizy Instytutu Frauenhofera znalazły odzwierciedlenie w warunkach programu wsparcia zakupu magazynów energii, który został wprowadzony w Niemczech w maju 2013 r. i trwał do końca 2015 r. W celu zapewnienia, że zasobniki będą użytkowane w sposób wspierający sieć, ilość energii elektrycznej wprowadzana do sieci przez beneficjentów w szczycie nie mogła przekroczyć 60% zainstalowanej mocy systemu PV. W ramach tego programu zostało zakupionych 19 tysięcy magazynów energii, a doświadczenia z ich stosowania potwierdzają wnioski płynące z analizy „Speicherstudie 2013”.

Kolejny program wsparcia zakupu magazynów w Niemczech został wprowadzony 1 marca 2016, a wygasł 31 grudnia 2018 r. Stanowił on de facto kontynuację poprzedniego, obostrzeniu uległ w nim jednak warunek dotyczący ilości energii wprowadzanej do sieci – nie mógł przekroczyć 50% zainstalowanej mocy instalacji PV.
Rzeczywisty wpływ stosowania magazynów energii w systemach fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej do 30 kWp był przedmiotem badania programu monitorująco-badawczego, realizowanego równolegle z programami wsparcia, przez Nadreńsko-Westfalską Wyższą Szkołę Techniczną w Akwizgranie (RWTH Aachen) i miał charakter obligatoryjny dla wszystkich beneficjentów. Wnioski z niego płynące w pełni potwierdziły analizę badaczy z Instytutu Frauenhofera. Były też podstawą do wypowiedzenia przez badaczy z Aachen rekomendacji zaostrzenia warunku dotyczącego ilości wprowadzanej energii do sieci w szczycie, która znalazła odzwierciedlenie w warunkach programu z 2016 r.

W Niemczech obecnie nie ma ogólnokrajowego programu dopłat do zakupu magazynu energii stanowiącego uzupełnienie systemu PV, jednak taki nakład wspiera szereg krajów związkowych i miast. Dotacje mające zachęcić do tego typu inwestycji można aktualnie uzyskać w następujących krajach związkowych: Turyngia, Saksonia, Saksonia-Anhalt, Bawaria, Berlin, Brandenburgia i Nadrenia Północna-Westfalia. W Badenii-Wirtembergii program tego typu był realizowany do lipca 2019 r. Na dopłaty do magazynu prądu solarnego mogą liczyć również mieszkańcy Monachium, Münster i Fryburga.

Czy magazyn energii może być niebezpieczny?

Temat bezpieczeństwa domowych magazynów energii jeszcze kilka lata temu był istotnym zagadnieniem. Wpływ na to miało stosowanie w magazynach energii baterii litowo-jonowych. Akumulatory litowe to relatywnie nowa technologia – zaczęto je wykorzystywać dopiero na początku lat 90. w urządzeniach przenośnych. Dla porównania – akumulatory kwasowo-ołowiowe miały swój debiut rynkowy około sto lat wcześniej.

Przeładowanie akumulatorów litowych grozi pożarem, a ich przewożenie obostrzone jest warunkami dotyczącymi materiałów niebezpiecznych. Wszystko to powodowało, że w sytuacji, kiedy akumulatory litowo-jonowe zaczęto stosować w domowych magazynach energii, już nie jako małe jednostki w telefonie, kamerze czy laptopie, tylko jako zasobniki o znacznie większej pojemności, pojawiły się wątpliwości, czy nie stanowi to zagrożenia dla mieszkańców domu.
W internecie można było obejrzeć zdjęcia palących się lub eksplodujących baterii. Co prawda znaczna ich część stanowiła dokumentację mniej lub bardziej profesjonalnie przeprowadzanych testów, pokazywały one jednak rzeczywiste ryzyka związane ze stosowaniem baterii litowo-jonowych.

Zatem kwestia bezpieczeństwa tego typu akumulatorów przez długi czas odgrywała znaczącą rolę w dyskusji o przyszłości magazynów energii opartych na tej technologii. Zagrożenie, że wizja pożaru będzie odstraszała potencjalnych nabywców, było realne. W 2014 r. czołowe niemieckie stowarzyszenia solarne i elektrotechniczne przy współpracy z instytucjami certyfikującymi opracowały zalecenia dotyczące parametrów domowych magazynów energii opartych na akumulatorach litowo-jonowych w zakresie bezpieczeństwa. Stały się one podstawą do wprowadzenia w 2016 r. normy VDE-AR-E 2510-50.

Magazyny energii – szeroka oferta urządzeń, ale nie w Polsce

Jak już zostało wspomniane wyżej, rynek niemiecki jest największym rynkiem magazynów solarnych na świecie. Dostępne są na nim rozwiązania od kilkudziesięciu oferentów, co daje dużą różnorodność po stronie produktów. Dotyczy ona zarówno cech funkcjonalnych, jak i wyglądu. Niektóre systemy pracują po stronie AC inwertera, inne – DC, są również takie, które mogą być stosowane w obu konfiguracjach.
Na rynku dostępne są magazyny z wbudowanym inwerterem i takie, do których trzeba go dokupić. Jeżeli istotna jest funkcja pracy w roju, umożliwiająca łączenie wielu jednostek w magazyn wirtualny, również znajdą się rozwiązania z taką funkcjonalnością. Trudność wyboru kupujący będzie miał także w przypadku wyglądu magazynu energii. Wbrew pozorom nie jest to kwestia bez znaczenia – domowy magazyn energii przestał być komponentem systemu fotowoltaicznego, odnośnie którego wybór inwestor w całości pozostawia projektantowi systemu lub firmie instalacyjnej. Postrzeganie tego typu towarów przez klientów przesuwa się w kierunku produktów lifestylowych. Z tego powodu wygląd i image marki mają znaczenie. Oprócz nieciekawie wyglądających szaf z widocznymi w środku bateriami klient ma do wyboru również takie, które pod względem estetycznym pasują także do salonu, nawet jeżeli w rzeczywistości najczęściej montowane są w piwnicy czy garażu. Niektóre produkty są perfekcyjnie dopracowane wizualnie, za co zdobywają prestiżowe nagrody w konkursach Red Dot Design Award, zwany Oscarem designu.

Niestety w Polsce sytuacja wygląda inaczej. W związku z brakiem bodźców do szerszego stosowania solarnych magazynów energii ich sprzedaż jest niewielka, dlatego producenci nie oferują swoich rozwiązań na polskim rynku. Przekłada się to na relatywnie niewielką liczbę dostępnych urządzeń, ze wsparciem technicznym oraz usługami serwisowymi na terenie Polski.

Magazyn energii - jaki akumulator?

W początkowej fazie rozwoju rynku magazynów energii współpracujących z mikroinstalacjami PV konkurowały ze sobą dwa rodzaje akumulatorów – litowo-jonowe i kwasowo-ołowiowe. Właściwości tych pierwszych, zwłaszcza w zakresie energii właściwej, gęstości energetycznej czy żywotności, zarówno kalendarzowej, jak i liczonej liczbą cykli, przemawiały na rzecz ich wykorzystywania w systemach fotowoltaicznych. Cena stanowiła jednak kontrargument jednoznacznie przemawiający za stosowaniem akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
Wystarczyło jednak zaledwie kilka lat i to pytanie w odniesieniu do segmentu rynku magazynów solarnych o niewielkich pojemnościach właściwie przestało być aktualne – magazyny litowo-jonowe stały się technologią wiodącą. Niebagatelny wpływ na taki wzrost popularności miał bez wątpienia dynamiczny spadek ich cen i niedorównująca tej dynamice redukcja cen zasobników kwasowo-ołowiowych. Rozwiązania bazujące na innych rodzajach akumulatorów, przykładowo przepływowych czy sodowo-jonowych, stanowią margines w tym segmencie rynku.

Rynek magazynów energii w Polsce

Na chwilę obecną brakuje w Polsce bodźców do stosowania magazynów energii w systemach fotowoltaicznych. W przypadku prosumentów, czyli odbiorców energii wytwarzających prąd we własnej mikroinstalacji PV w celu zużycia na własne potrzeby, zakup magazynu nie ma uzasadnienia ekonomicznego, gdyż zgodnie z ustawą o OZE korzystają oni z systemu opustów. Oznacza to, że za każdą kWh wprowadzoną do sieci, otrzymują 0,8 kWh, jeżeli energię wytwarzają w instalacji o mocy do 10 kW, lub też 0,7 kWh, jeżeli prąd pochodzi z instalacji o mocy od 10 do 50 kW. Istotne jest przy tym, że definicja prosumenta, oprócz osób fizycznych, obejmuje również samorządy terytorialne, stowarzyszenia, związki wyznaniowe, szpitale, szkoły, parafie oraz firmy, i to niezależnie od wielkości, a więc praktycznie wyczerpuje katalog potencjalnych inwestorów w magazyn energii. Rozliczenie energii wprowadzonej i pobranej z sieci następuje w ciągu roku. W praktyce oznacza to, że dla prosumentów to sieć jest de facto magazynem energii.

Zakupem magazynów energii potencjalnie mogą być zainteresowane przedsiębiorstwa wytwarzające energię elektryczną w instalacjach o mocy zainstalowanej wyższej niż 50 kWp. Nie spełniają one definicji prosumenta, tak więc nie korzystają z systemu opustów. Dodatkowo w przypadku tej grupy argumentem przemawiającym za zwiększaniem zużycia energii wytwarzanej we własnych instalacjach są rosnące ceny energii elektrycznej. Coraz częściej więc decydują się produkować ją we własnym zakresie. Jeżeli nie są w stanie zużyć bezpośrednio całości wytworzonej energii i wprowadzają ją do sieci, uzyskują za nią cenę z rynku hurtowego, a więc znacznie niższą niż ta, którą płacą, pobierając prąd z gniazdka. Fakt ten otwiera możliwości zastosowania magazynów energii właśnie przez tę grupę inwestorów.

Należy jednak każdorazowo przeprowadzić rachunek opłacalności inwestycji dla konkretnego przedsiębiorstwa. Argumentem, który w polskich warunkach skłania odbiorców energii do rozważenia kwestii zakupu magazynu, jest niezawodność zaopatrzenia w energię elektryczną. Wskaźnikami stosowanymi w celu oceny niezawodności sieci dystrybucyjnej są SAIDI (z ang. System Average Interruption Duration Index) oraz SAIFI (z ang. System Average Interruption Frequency Index). Pierwszy z nich opisuje, przez jaki czas w ciągu roku przeciętny odbiorca końcowy był pozbawiony zasilania w energię elektryczną. Drugi z kolei wskazuje, ile razy w ciągu roku był on dotknięty przestojem w dostawach energii.
Nieplanowane przerwy w zasilaniu w 2018 r. wynosiły w Polsce w sieciach poszczególnych operatorów od 56 (innogy Stoen Operator) do 153 minut (Enea Operator) na odbiorcę końcowego. Do tego doszły planowane przerwy w zasilaniu wynoszące, w zależności od operatora, od niemal 12 (innogy Stoen Operator) do nawet 87 minut (PGE Dystrybucja). Średnio każdy z odbiorców, w zależności od tego, do sieci którego operatora jest podłączony, w ciągu roku doświadczył jednokrotnego (klienci innogy Stoen Operator) lub nawet czterokrotnego (klienci PGE Dystrybucja) „wyłączenia prądu”.

Magazyn energii Energa Operator
Autor: Energa Magazyn energii Energa Operator

Magazyny energii a jej jakość na potrzeby procesów technologicznych

W sieci rozdzielczej każdego operatora systemu dystrybucyjnego (OSD) występują zakłócenia spowodowane awariami, zjawiskami atmosferycznymi, przełączeniami w sieci. Są to przepięcia, zapady napięcia, zaniki napięcia długie i krótkie oraz mikroprzerwy. Wynikają one z natury sieci i nie można ich wyeliminować. Zgodnie z polskim prawem OSD nie odpowiada za przerwy krótsze niż 3 minuty. Nie zalicza się ich do monitorowanego przez Prezesa Urzędu Regulacji wskaźnika długości przerw SAIDI czy wskaźnika częstotliwości przerw SAIFI. Norma dotycząca jakości energii EN-PN 50160 przewiduje możliwość występowania takich zakłóceń nawet do kilku tysięcy rocznie. Wartości te zostały ustalone dla przeciętnego odbiorcy energii. Jeśli proces technologiczny wymaga wyższej jakości dostaw energii elektrycznej, to zadaniem odbiorcy jest zastosowanie urządzeń zabezpieczających przed negatywnym wpływem zakłóceń sieciowych na proces technologiczny.

W przypadku przedsiębiorstw stosujących zautomatyzowany proces technologiczny w oparciu o urządzenia wymagające wysokiej jakości dostarczanej energii jego zakłócenia, w tym zatrzymanie linii produkcyjnej, mogą generować wysokie koszty wynikające z utraty znacznej ilości surowca czy produktów, jak też z niewywiązaniem się z zakontraktowanych dostaw. Najpopularniejszym środkiem zaradczym stosowanym przez przedsiębiorstwa jest montaż urządzeń zasilania gwarantowanego w niektórych punktach sieci wewnętrznej. Obecnie najczęściej wykorzystywane rozwiązania to zasilacze awaryjne UPS oraz agregaty prądotwórcze. Rozwój technologiczny oraz spadek cen innych rodzajów magazynów energii otwiera nowe możliwości podejścia do rozwiązywania problemu niewystarczających parametrów jakościowych energii. W przypadku niektórych przedsiębiorstw celowe jest np. zastosowanie superkondensatora czy koła zamachowego, często jako część rozwiązania hybrydowego obejmującego również akumulatory

Magazyny energii a rozwój elektromobilności

Wzrost liczby samochodów elektrycznych i konieczność budowy infrastruktury służącej jej ładowaniu stanowi uzasadnienie dla instalowania magazynów energii. Jeżeli w danej lokalizacji nie ma wystarczającej mocy przyłączeniowej lub też inwestor dąży do ograniczenia kosztów związanych ze zwiększeniem mocy przyłączeniowej na potrzeby stacji ładowanie samochodów elektrycznych, magazyn energii jest rozwiązaniem celowym, zwłaszcza jeżeli stanowi uzupełnienie instalacji wytwórczej OZE.

Magazyn prądu solarnego o dużej pojemności

Magazynowanie energii znajduje obecnie zastosowanie nie tylko w mikroinstalacjach fotowoltaicznych umiejscowionych na dachu budynku czy na posesji, np. na trackerach, lecz także na farmach fotowoltaicznych czy wiatrowych. W ofercie producentów są magazyny energii w formie kontenerów, dostarczane jako rozwiązanie gotowe do instalacji. W przypadku tych o pojemnościach rzędu kilkaset kWh i większych kwestia rodzaju akumulatorów nie jest już tak jednoznaczna jak w przypadku magazynów przeznaczonych do mikroinstalacji.

Oprócz baterii litowo-jonowych w tym segmencie znajdują zastosowanie również inne rodzaje, niekiedy w kombinacji, w zależności od wymagań konkretnego projektu. Pierwszym i do tej pory największym magazynem tego typu w Polsce jest litowo-jonowy o mocy 0,75 MW i pojemności 1,5 MWh, należący do Energa Operator, znajdujący się w okolicach Pucka.
W najbliższym czasie zostanie oddany do użytkowania magazyn hybrydowy o mocy 6 MW i pojemności 27 MWh przy farmie wiatrowej Bystra pod Pruszczem Gdańskim. W jego przypadku zastosowano dwa rodzaje akumulatorów: litowo-jonowe oraz kwasowo-ołowiowe. Projekt realizowany jest przez Energa Wytwarzanie we współpracy z PSE i Hitachi.

Inwestycje w magazyny energii w skali megawatowej przez prywatnych inwestorów w Polsce to na razie jeszcze pieśń przyszłości, aczkolwiek pierwsze tego typu instalacje mają szanse być uruchomione jeszcze w tym roku – na potrzeby współpracy z turbinami wiatrowymi prywatny przedsiębiorca z Dolnego Śląska zainstaluje 4 magazyny litowo-jonowe, każdy o mocy 1,9 MW i pojemności 3,8 MWh. Realizacja inwestycji już się rozpoczęła, magazyny powinny zostać uruchomione w drugiej połowie 2020 roku.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Czytaj więcej