Dlaczego bez magazynów energii OZE nie dadzą rady?

• Sieć elektroenergetyczna potrzebuje elastycznych i dyspozycyjnych źródeł energii – niestabilność OZE może je dyskwalifikować?
• Magazyny energii pozwalają kontrolować chaotyczną naturę produkcji energii ze źródeł odnawialnych.
• Akumulacja energii rozwiązuje problemy OZE, ale tylko częściowo. 

OZE vs. zapotrzebowanie sieci elektroenergetycznej?

Najpopularniejsze w Polsce OZE, czyli fotowoltaika oraz turbiny wiatrowe, mają wspólną wadę, jaką jest zależność produkcji energii od warunków atmosferycznych. Problem ten występuje także w różnym stopniu w przypadku innych źródeł odnawialnych i rządzi nim bardzo prosty mechanizm. W przypadku fotowoltaiki będzie to zależność od tego, czy świeci słońce, natomiast dla turbin wiatrowych będzie to kwestia tego, czy wieje wiatr. Brak słońca czy wiatru będą więc prowadzić do sytuacji, w której instalacje tego typu nie będą produkować żadnej energii niezależnie od tego, jak dużą moc one posiadają.

Problem ten jest istotny ze względu na funkcjonowanie sieci elektroenergetycznej i jej zapotrzebowanie, które jest dyktowane przez jej użytkowników, a nie możliwości produkcyjne zasilających ją instalacji. Z tego powodu niestabilność produkcji może być problematyczna także w drugą stronę, gdy dane OZE produkuje spore ilości energii w chwilach, gdy nie jest ona potrzebna. Nadprodukcja energii jest dla sieci równie problematyczna co niewystarczająca produkcja, ponieważ może prowadzić do jej przeciążenia, co będzie skutkowało jej uszkodzeniem. Organy zarządzające systemem elektroenergetycznym nie mogą sobie pozwolić na zajście żadnego z tych dwóch scenariuszy, a ilość energii produkowanej na potrzeby sieci musi odpowiadać jej aktualnemu zapotrzebowaniu. Dostosowywanie się do tej zasady nie jest jednak mocną stroną źródeł odnawialnych, co sprawia, że ich implementacja do systemu jest trudnym zadaniem. 

Bezpieczeństwo i stabilność sieci stanowi priorytet dla Polskich Sieci Elektroenergetycznych oraz operatorów systemu, którzy zdają sobie sprawę z faktu, że systemu nie da się oprzeć na samych OZE, ponieważ stanie się on niefunkcjonalny. Zwiększanie udziału zielonych technologii w miksie energetycznym jest jednak jak najbardziej możliwe, mimo ich niestabilności, jeśli wesprzemy je magazynami energii.

Magazyny energii solucją problemu

Magazyn energii jest urządzeniem, którego zadaniem jest przechowanie energii, którą wyprodukowała instalacja. Sposobów na to przechowanie jest bardzo wiele, stąd też wyróżniamy magazyny elektryczne, elektrochemiczne, chemiczne, mechaniczne oraz termiczne. Obecnie najpopularniejszymi z nich są magazyny elektrochemiczne, a dokładniej magazyny bateryjne, które magazynują energię w zestawach baterii, zwykle litowo-jonowych. Urządzenia te mogą przy tym posiadać różne moce i pojemności, co pozwala je dostosowywać do instalacji, z którą będą współpracować, a także częściowo rozwiązuje problem niestabilności niektórych źródeł odnawialnych. 

Magazyn energii będzie miał na celu gromadzenie nadprodukcji z instalacji OZE, kiedy sieć nie ma możliwości, aby ją przyjąć. Zgromadzona energia może następnie czekać do momentu, w którym zapotrzebowanie sieci wzrośnie powyżej produkcji zapewnianej przez instalację OZE. Zakumulowana energia może być wtedy oddana do sieci, co pokryje niewystarczającą produkcję instalacji. Magazynowanie energii w swoich założeniach ma więc najzwyczajniej regulować pracę źródeł odnawialnych w taki sposób, aby instalacja mogła dostosować się do zapotrzebowania, co znacząco ułatwia jej implementację do systemu elektroenergetycznego. 

Magazynowanie energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych stanowi wobec tego aspekt kluczowy do rozwoju tych technologii. Choć wszystkim nam zależy na oddychaniu świeżym powietrzem, tak nie jesteśmy w stanie sobie pozwolić na rezygnację z bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej nie tylko do naszych domów, ale także zakładów pracy czy części środków transportu. Energia elektryczna jest obecnie filarem funkcjonowania otaczającego nas świata, przez co nie można narażać sieci na wystąpienie awarii. Jest to podstawowy powód, dla którego magazyny energii powinny być stałym i integralnym elementem instalacji OZE. Obecność magazynów energii daje energetyce odnawialnej bardzo wiele możliwości, których ta nie posiada bez ich wsparcia. 

• Zobacz również: Tytani transformacji: rekordziści sektora OZE w erze gigawatowej – absolutna dominacja Chin

System oparty tylko na OZE – czy to możliwe?

OZE zarówno w Polsce, jak i w innych krajach na całym świecie stale się rozwija i ich udział rośnie z roku na rok. Magazyny energii grają w tej ekspansji bardzo ważną rolę, jednak trzeba pamiętać, że nie stanowią one idealnej odpowiedzi na problemy źródeł odnawialnych. Pojemności tych urządzeń są mimo wszystko ograniczone i nie są one w stanie zasilać sieci przez nieograniczony czas. Magazyny nie są w stanie podtrzymać pracy systemu elektroenergetycznego w okresach, w których warunki atmosferyczne przez długi czas ograniczają produkcję energii z OZE. Z tego powodu w wielu krajach świata, w tym także Polsce, na chwilę obecną niemożliwe jest oparcie całej sieci na OZE. Zwiększanie udziału tych technologii w miksie energetycznym jest słuszne, ale jedynie do pewnego poziomu, ponieważ nawet z magazynami energii system energetyczny potrzebuje stabilnego źródła, niezależnego od pogody. 

W chwili obecnej brakuje nam jeszcze do osiągnięcia punktu, w którym będzie trzeba ograniczać wdrażanie nowych OZE do systemu, wobec czego należy to robić. Warto przy tym wierzyć, że dalszy rozwój technologiczny będzie stale przesuwał granicę tego, jak bardzo możemy się oprzeć na energetyce odnawialnej. Być może w przyszłości zsynchronizowana sieć magazynów energii pozwoli nam na osiągnięcie inteligentnego systemu elektroenergetycznego, w którym elektrownie konwencjonalne, jak na przykład elektrownie atomowe, staną się jedynie tłem i zabezpieczeniem sieci zdominowanej przez zielone technologie.

Źródła: PSEMateriał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Szymon Chlipała