Spis treści
Zmiana klimatu oraz energia to elementy silnie ze sobą powiązane. W Polsce, gdzie jeszcze w 2010 roku ponad 90% energii elektrycznej i ciepła sieciowego czerpaliśmy z węgla, transformacja energetyczna będzie szczególnie głęboka. Paliwa kopalne stanowią nie tylko tani surowiec, ale też wygodny magazyn energii. Można je w łatwy sposób składować i zużywać stosownie do zapotrzebowania. Ich czas się jednak kończy.
Przejście z węgla, ropy i gazu ziemnego na system w pełni oparty o odnawialne źródła energii będzie wymagało ciągłego bilansowania zużycia energii z produkcją. Do tego potrzebne są magazyny energii. Ich rola będzie wzrastać wraz z rosnącą liczbą paneli fotowoltaicznych i wiatraków.
Prąd nasz powszechny, ale nie z węgla
Przez ostatnie 100 lat doprowadziliśmy prąd do praktycznie każdego domu w Polsce. Obecnie odpowiada on za ponad 1/8 energii końcowej zużywanej przez gospodarstwa domowe. Będziemy zużywać go coraz więcej. Nic dziwnego – energia elektryczna może być produkowana na wiele sposobów i być łatwo zamieniana na każdą inną. Docelowo ma zastąpić ropę do napędu pojazdów, a także inne paliwa kopalne w ogrzewaniu domów, czy też zacznie odgrywać większą rolę w procesach przemysłowych.
Wykorzystanie energii elektrycznej rośnie. W zeszłym roku wyniosło 167 TWh. To tyle ile zużyłoby 9 milionów czajników grzejących wodę non-stop przez cały rok. Krajowe jednostki wytwórcze korzystające głównie z węgla coraz częściej nie są w stanie dostarczyć nam energii w konkurencyjnej cenie. W zeszłym roku aż 10 TWh (czyli 6% energii) importowaliśmy, bo była tańsza.
Stare elektrownie pracują na ćwierć gwizdka
Główną wadą prądu jako nośnika energii jest brak możliwości magazynowania go w sieci. Produkcja musi się równać zużyciu, więc generatory (zasilane w większości parą z kotłów węglowych) muszą dostosowywać poziom produkcji do bieżącego zapotrzebowania. Zmniejszenie dostaw energii to żaden problem – wiatrak czy panel fotowoltaiczny można wyłączyć. Turbiny parowe w elektrowniach też mogą pracować z różnym obciążeniem.
Problemem są wzrosty zapotrzebowania na moc występujące np. każdego ranka gdy startują zakłady pracy oraz wieczorem, gdy ludzie włączają piekarniki i telewizory. Magazyny energii mogą stanowić pożyteczne rozwiązanie już dziś, czego przykładem są najbardziej rozpowszechnione magazyny energii: elektrownie szczytowo-pompowe.
Niestety, pojemność istniejących magazynów nie jest wystarczająca i z tego powodu wiele starszych i bardziej emisyjnych elektrowni musi być utrzymywana w rezerwie lub pracować na minimalnych obrotach. Przykładem niech będzie Elektrownia Łaziska, która w styczniu tego roku pracowała wykorzystując średnio zaledwie 20% swojej mocy znamionowej.
Zgromadzić energię z wiatru i słońca
System energetyczny się zmienia. Elektrowni wiatrowych i słonecznych jest coraz więcej. Mamy już wiatraki o mocy prawie 6000 MW i panele słoneczne o mocy ponad 2680 MW. W wietrzne dni czerpiemy z nich ponad jedną czwartą zużywanej w naszym kraju elektryczności. Aby możliwe było całkowite zastąpienie węgla musimy nie tylko mieć ich więcej, ale też zacząć gromadzić energię na czas, gdy wiatr i słońce nie są dla nas łaskawe.
Czytaj także: Domowe magazyny energii wchodzą na rynek
Problem budowy magazynów prądu ma też wiele, czasem zaskakujących, rozwiązań. Część z nich będzie powstawać bezpośrednio przy wiatrakach by zapewniać dostawy prądu w czasie bezwietrznych wieczorów. Inne technologie, takie jak superkondensatory i wirtualna rezerwa wirująca dają dużą moc w krótkim czasie, służą więc do stabilizowania pracy sieci wysokiego napięcia.
Pojawiają się wreszcie koncepcje sezonowych magazynów energii, które dadzą możliwość ogrzewania za pomocą energii ze słońca zebranej latem. W raporcie przygotowanym na zlecenie WWF Polska przez Politechnikę Warszawską omówiono kilkanaście najczęściej stosowanych i najbardziej obiecujących metod gromadzenia energii. W nadchodzącej serii artykułów przedstawimy je dzieląc według zastosowania i sposobu powiązania z końcowym użytkownikiem.
Każdy może być graczem na rynku energii
Najważniejszą zmianą, jaką magazynowanie przyniesie dla zwykłego Kowalskiego jest prawdziwy wpływ na relację z dostawcą energii. Gdy udział energii z wiatru i słońca będzie rósł, cena prądu zacznie się zmieniać w czasie. To nieuniknione, bo magazyny muszą zarabiać na różnicy pomiędzy ceną zakupu i sprzedaży. Już dziś najwięksi konsumenci (np. huty) kupują prąd po cenie giełdowej, która jest zmienna, skorelowana z różnicami w popycie i podaży.
Kwestią czasu jest wprowadzenie dynamicznie zmiennych taryf także dla małych firm i gospodarstw domowych. Prowadzona właśnie w całym kraju wymiana liczników prądu na inteligentne to ważny krok w tym kierunku.
Czytaj także: W Nowym Jorku magazyn energii lepszy niż gaz
Kowalski wcale nie musi na tym stracić. Może tak zarządzać swoim poborem prądu, aby energochłonny sprzęt (np. bojler do grzania wody) włączał się tylko w godzinach, kiedy cena prądu jest niska. Jeśli posiada samochód elektryczny, który jest w zasadzie wielkim mobilnym akumulatorem, będzie mógł kupować energię wtedy kiedy chce, a nawet sprzedawać do sieci w okresach większego zapotrzebowania. Własny magazyn daje bezpieczeństwo dostaw – będziemy mieć prąd gdy np. wichura uszkodzi sieci.
Transformacja energetyczna będzie oznaczała duże zmiany również dla odbiorców przemysłowych i instytucjonalnych – udział w zarządzaniu zużyciem energii stanie się biznesową koniecznością. W kolejnych artykułach przedstawimy też zmiany dotyczące zarządzania energią (w tym cieplną np. HVAC) dla firm i instytucji. Nie zapomnimy też oddać głosu innowatorom i naukowcom przedstawiając technologie, które dopiero wchodzą w etap komercjalizacji.
Czytaj także: Co naprawdę wydarzyło się podczas blackoutu w Kalifornii?
Niniejszy artykuł jest pierwszym z cyklu „W poszukiwaniu świętego graala neutralności klimatycznej z WWF Polska”. W ramach cyklu przyjrzymy się obecnie dostępnym i przyszłościowym technologiom magazynowania energii. Spróbujemy odpowiedzieć na pytanie, jak z pomocą magazynów energii możemy przejść transformację do bezemisyjnej gospodarki opartej o odnawialne źródła energii. Pełen raport Politechniki Warszawskiej dla Fundacji WWF jest dostępny pod tym linkiem
