Rola magazynów energii w stabilizacji sieci zasilanych z OZE
Obserwowany obecnie dynamiczny rozwój OZE sprawia, że źródła odnawialne będą miały coraz większą rolę w miksie energetycznym. Transformacja energetyczna jest już teraźniejszością. By jednak móc wykorzystać faktyczny potencjał tego źródła, bardzo ważnym elementem są magazyny energii elektrycznej. Jaką rolę pełnią w stabilizacji sieci zasilanych z OZE?
Wzrost znaczenia OZE w produkcji energii
Wyzwania klimatyczne, rosnąca świadomość ekologiczna, dążenie do większego poziomu ochrony środowiska, ale także konieczność zapewniania niezależności energetycznej gospodarki to czynniki, które wspierają transformację energetyczną. Istotną rolę w tym procesie mają odnawialne źródła energii, jak np. energia wiatrowa czy fotowoltaika, które stanowią kluczowy element transformacji energetycznej. W Polsce obserwujemy dynamiczny wzrost energii pochodzącej z OZE – zarówno z instalacji fotowoltaicznych, jak i farm wiatrowych. Jak wynika z danych przytaczanych przez Forum Energii, w kwietniu 2024 r. udział OZE w całkowitej energii elektrycznej wyprodukowanej w Polsce wyniósł 30,7%. To wciąż jeszcze niewystarczająco dużo w porównaniu do innych państw UE i ciągle Polska pozostaje w czołówce najbardziej emisyjnych gospodarek wspólnoty, jednak konsekwentnie, rok po roku, widać zmiany w podejściu do produkcji energii w polskiej gospodarce.
Niewątpliwie, pomimo rosnącego udziału OZE w produkcji energii w Polsce, wciąż jesteśmy daleko od wykorzystywania pełni potencjału energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych w tym momencie dostępnych. Aby było to możliwe, konieczne są odpowiednie inwestycje. Te inwestycje obejmują m.in. technologie magazynowania energii.
Czym są magazyny energii elektrycznej?
Magazyny energii elektrycznej pochodzącej z OZE, jak sama nazwa wskazuje, służą gromadzeniu nadmiaru wyprodukowanej energii, by móc wykorzystać ją w pożądanym czasie. Są to przede wszystkim rozwiązania oparte na bateriach. Technologie magazynowania energii mogą wykorzystywać, np. baterie litowo-jonowe, ogniwa paliwowe czy technologie przepływowe. W Polsce pojawiają się także nowe pomysły i propozycje, które w przyszłości mogą przynieść ciekawe rozwiązania w zakresie magazynowania energii – np. magazyny grawitacyjne czy rozwiązania wykorzystujące wodór do magazynowania energii.
Głównym celem zastosowania magazynów energii w przypadku OZE jest gromadzenie prądu do wykorzystania w odpowiednim czasie lub do przesłania wyprodukowanej energii do sieci. Magazyny energii OZE mogą być wykorzystywane w przypadku różnych instalacji, np. farma wiatrowa czy fotowoltaiczna. Szersze zastosowanie i optymalizacja wykorzystania potencjału magazynów energii może przynieść wiele korzyści z punktu widzenia energetyki i całej gospodarki. Do tych korzyści można zaliczyć, np.:
- kontynuację transformacji energetycznej i zmniejszenie uzależnienia od paliw kopalnych
- zwiększanie udziału czystych źródeł energii w miksie energetycznym
- obniżenie kosztów energii
- zapewnienie ciągłości dostaw energii
- optymalizację i stabilizację pracy sieci energetycznej
Pomimo całego szeregu zalet, odnawialne źródła energii same w sobie nie mogą być zaliczane do stabilnych źródeł energii (w stosunku do zapotrzebowania). Magazyny energii elektrycznej są rozwiązaniem pozwalającym poradzić sobie z tym problemem. Na przykład, magazyny energii fotowoltaicznej mogą być ładowane w ciągu dnia, kiedy produkcja energii jest wysoka, a zgromadzona w nich energia może być wykorzystywana w nocy. To jedynie przykład w skali mikro, a przecież magazyny energii OZE mogą także wpływać na bilansowanie i stabilizację pracy sieci energetycznej w znacznie większej skali.
Magazyny energii elektrycznej a stabilizacja sieci
Jaka jest rola magazynów energii elektrycznej w stabilizacji sieci? Wykorzystanie OZE może wpływać na jej pracę na wielu polach. Przy dużej liczbie instalacji prosumenckich w sieci, jak instalacje fotowoltaiczne czy wiatraki, mogą występować problemy związane z jakością napięcia w niej, zwłaszcza w okresach wzmożonej produkcji energii. Obciążenia generowane w ten sposób mogą powodować spadki napięcia i utratę potencjalnych korzyści wynikających z produkcji energii z odnawialnych źródeł. Zastosowanie magazynu energii jest sposobem na rozwiązanie tego problemu, gdyż pozwala symetryzować i stabilizować napięcie, poprawiając jego jakość, a także umożliwiając efektywniejsze wykorzystanie energii pochodzącej z instalacji prosumenckich.
Stabilizacja sieci to jeden z kluczowych argumentów na rzecz zastosowania magazynów energii OZE. Pozwalają one także na zmniejszenie strat mocy czy strat związanych z przesyłem energii na większe odległości, wykorzystanie inteligentnych systemów do optymalnego zarządzania procesem produkcji energii, bilansowanie mocy czynnej linii średniego i niskiego napięcia czy kompensację mocy biernej linii, a w razie awarii sieci, mogą stanowić także źródło awaryjnego zasilania.
W jaki sposób można wykorzystać magazyny energii do stabilizacji sieci?
Dużą rolę w tym procesie mają do odegrania operatorzy systemów dystrybucyjnych. Poprzez odpowiednie wykorzystanie magazynów, mogą w taki sposób zarządzać obciążeniem sieci spowodowanym generacją mocy, by je wygładzić, co będzie pozytywnie wpływać na parametry sieci. Jak może to wyglądać w praktyce? W przypadku sieci, w której występuje dużo indywidualnych instalacji OZE, zastosowanie magazynu energii może pozwalać na jego ładowanie w godzinach produkcji energii z tych instalacji, a w okresie wzmożonego zapotrzebowania na energię (np. w godzinach wieczornych), magazyn może być rozładowywany. Co istotne, w całym procesie można zastosować inteligentne algorytmy, które w taki sposób będą zarządzać pracą magazynu, by jego bateria była ładowana wyłącznie z tych faz, w których wartość napięcia przekracza normy.
Magazynowanie energii OZE – podsumowanie
Wykorzystanie magazynów energii może przynieść wiele korzyści zarówno w skali mikro – z perspektywy pojedynczych odbiorców, jak w większej skali – stabilnej pracy całej sieci. Mając na uwadze postępującą transformację energetyczną, dążenie do większej niezależności energetycznej i rosnący udział OZE w miksie energetycznym, nie wolno zapominać o rozbudowie możliwości magazynowania tej energii i inwestycji w magazyny energii.