Spis treści
Najdroższa energia to ta niedostarczona
Większość przypadków braku zasilania ma swoją przyczynę na ostatnich kilometrach przed licznikiem odbiorcy. Linie i transformatory niskiego napięcia zwykle nie są zdublowane, więc ich naprawa wymaga odcięcia prądu. Największy dostawca – PGE Dystrybucja musiał w 2019 roku wyłączyć zasilanie swoim odbiorcom na średnio prawie godzinę, a dodatkowo przez ponad 3 godziny w roku nie było prądu z powodu przerw nieplanowanych (awarie, zerwanie linii przez wiatr). – Magazyny energii u odbiorców mogłyby znacznie poprawić wskaźniki niezawodności sieci – uważa przedstawiciel zagranicznego koncernu energetycznego zajmującego się również dystrybucją. – Na obszarach najbardziej narażonych na awarie, rozproszone magazyny umożliwiłyby pracę w systemie wyspowym przez kilka godzin. Taki czas zwykle wystarcza na przywrócenie normalnego zasilania. Pamiętajmy, że najdroższa energia to ta niedostarczona – zauważa.Awaryjne źródło prądu
Magazyny służące do podtrzymania zasilania podczas zaniku sieci elektroenergetycznej instaluje się głównie przy masztach telekomunikacyjnych i w serwerowniach, ale rzadziej u zwykłych Kowalskich. – Magazyn o pojemności 5 kWh, który wystarczy na kilka-kilkanaście godzin zasilania domu to koszt od 6 tys. do nawet 10 tys. zł – mówi Piotr Kwasowski z firmy AZ Energy. – Najczęściej używa się akumulatorów kwasowo-ołowiowych, czyli takich jakie mamy w każdym samochodzie. To bardzo bezpieczna i niezawodna technologia, choć oczywiście ma swoje ograniczenia. Akumulatory kwasowo-ołowiowe nie powinny być zbyt często rozładowywane, a jeśli już, to w jak najmniejszym stopniu. Zestaw o pojemności 5 kWh waży ok. 150 kilogramów i może stać w piwnicy lub garażu.Ładujesz w dzień, korzystasz w nocy
A jeśli chcielibyśmy gromadzić energię w dzień aby korzystać z niej w nocy? – Tutaj lepszym wyborem będą akumulatory litowo-jonowe, znane z telefonów komórkowych i samochodów elektrycznych – sugeruje Piotr Kwasowski. – Są one droższe, bateria o pojemności 5 kWh może kosztować ponad 20 tys. zł, ale za to wytrzymują co najmniej kilka tysięcy cykli ładowania. Zobacz także: Nie wszystko para, co się kręci – OZE i magazyny stabilizują sieć Akumulatory litowo-jonowe to w tej chwili najlepsza metoda gromadzenia prądu dla prosumentów. Tylko w Niemczech na koniec 2019 roku zainstalowane były magazyny o pojemności 1 328 MWh. Gdyby zasilać z nich wszystkie gospodarstwa domowe w Polsce, starczyłoby prądu na 24 minuty.Bezpieczeństwo dostaw dla odbiorcy
W Polsce nie ma zachęt ani dopłat do przechowywania energii u siebie. Odbiorcy muszą polegać na sieci, choć przecież nie ma to żadnego technicznego uzasadnienia. – Spółki dystrybucyjne są zobowiązane do zapewniania stabilnych dostaw prądu, ale nigdzie w umowie ani w ustawie o dystrybutorach nie jest zapisane, że musi to być prąd z sieci – zauważa Mirosław Proppé. – Sieć dystrybucyjna musi być na bieżąco remontowana i odtwarzana, a obecne opłaty nie pokrywają tych kosztów w wystarczającym stopniu, zwłaszcza na terenach słabiej zaludnionych. Być może będziemy zmierzać w kierunku modelu hybrydowego, gdzie energia jest częściowo wytwarzana i gromadzona na miejscu, a sieć i wielkie elektrownie służą tylko do sporadycznego wsparcia odbiorców. Spółki dystrybucyjne będą mogły wziąć w tym udział i „uciec do przodu” – rozwinąć najbardziej innowacyjne gałęzie działalności, czym zachęcą młodych pracowników.Niezależne sieci prądu i gazu
Taki model od paru lat jest stosowany w lokalnych sieciach gazu ziemnego. Tam, gdzie nie opłaca się doprowadzać gazociągu wysokiego ciśnienia, dostarcza się gaz w postaci skroplonej (LNG) ciężarówkami. Najmniejsi odbiorcy korzystają z gazu LPG dostarczanego w butlach lub cysternach. Zobacz także: Rok na poinformowanie urzędu o sposobie ogrzewania domu albo grzywna Akumulatory litowo-jonowe mogą stanowić podobną rewolucję na rynku prądu, bo pod względem lekkości, trwałości i wygody obsługi przewyższają dotychczas stosowane typy baterii, a ich cena bardzo szybko spada. Spółki dystrybucyjne mogłyby znacznie poprawić wskaźniki niezawodności, gdyby dysponowały tymczasowymi źródłami zasilania u odbiorców.Samochód elektryczny zasili twój dom
A może magazyn energii będzie jeździł z nami do pracy? Auta elektryczne mają potężne baterie, wystarczający dla zaspokojenia potrzeb przeciętnego gospodarstwa domowego przez kilka tygodni. Jeśli na polskich drogach pojawi się milion takich pojazdów, będą one mogły przechować kilkukrotnie więcej prądu niż wszystkie elektrownie szczytowo-pompowe w naszym kraju. Wielu ekspertów, w tym Marcin Popkiewicz, autor „Świata na Rozdrożu” i „Rewolucji Energetycznej” uważa, że to pojazdy elektryczne są przyszłością magazynowania. Ich ogromne baterie mogą stanowić zapas równoważący skoki zapotrzebowania i zmienną produkcję źródeł wiatrowych i słonecznych. Elektryczny samochód przez większość czasu stoi i jest podpięty do ładowarki. Samochody firmowe często w ogóle nie są uruchamiane w dni wolne od pracy. Zobacz także: Mamy więcej aut elektrycznych niż Indie. Dopłaty jeszcze przyśpieszą sprzedaż Można zatem wykorzystać część pojemności baterii do bilansowania sieci, pozostawiając zawsze ilość prądu wystarczającą do przejechania kilkudziesięciu kilometrów. Na życzenie użytkownika samochód może ładować się do pełna lub za opłatą magazynować ją i zwracać do sieci.Od akumulatorów kwasowo-ołowiowych do litowo-jonowych
Rozwój magazynów energii wynika z ogromnego postępu technologicznego w tej dziedzinie. Jeszcze 30 lat temu większość pojazdów elektrycznych (np. Melexy) korzystała z akumulatorów kwasowo-ołowiowych, które (jak wie każdy mechanik) są ciężkie i trzeba je wymieniać po paru latach. Do zasilania awaryjnego używano także akumulatorów niklowo-żelazowych i niklowo-kadmowych, droższych, ale za to działających nawet przez 30-40 lat. Pierwszą rewolucją były akumulatorki niklowo-wodorkowe, które pojawiły się na początku lat 90’. Były małe i wygodne, nie trzeba było w nich uzupełniać elektrolitu, a przy tym mieściły nawet 3-krotnie więcej energii przy tej samej masie. Ciągle można je spotkać w samochodach hybrydowych oraz jako zamiennik jednorazowych baterii AA i AAA. Krótko potem pojawiły się ogniwa litowo-jonowe, jeszcze lepsze pod względem wagi i pojemności. Mają wyższe napięcie (aż 3,7 V na każde ogniwo), a przy tym można je grupować w paczki liczące setki i tysiące sztuk dla każdego zastosowania. Szybko nauczono się je stosować w elektronice, w pojazdach elektrycznych (od hulajnóg do samochodów elektrycznych) i wielu innych zastosowaniach.Na tropie idealnego materiału
Najlżejsze akumulatory, stosowane w telefonach komórkowych i laptopach, wykorzystują oprócz litu także kobalt, który jest drogi, a jego wydobycie w ogarniętej wojną domową Demokratycznej Republice Konga wywołuje protesty. W wielu nowych bateriach kobalt jest częściowo zastępowany przez nikiel i mangan. Zamiast płynnego elektrolitu, takiego jak w akumulatorach samochodowych, stosuje się cienką i lekką warstwę polimerową, co pozwala tworzyć ogniwa o dowolnym kształcie, dopasowane do ciasnej obudowy smartfonu czy notebooka. Zobacz także: Potężny rozwój fotowoltaiki w Polsce Kontrowersyjny kobalt zastępowany jest tez związkami żelaza i fosforu (LFP). Akumulatory LFP są wyjątkowo trwałe – starczają na ponad 8 tys. cykli (to tak jakby rozładowywać je każdego dnia przez 22 lata). Oprócz tego są niewrażliwe na niekontrolowany wzrost temperatury. Nie grozi im spontaniczny zapłon lub wybuch. Rozproszone magazyny energii są ważnym krokiem w kierunku spełnienia unijnych celów klimatycznych. Do 2030 roku musimy ograniczyć emisje gazów cieplarnianych o 55% netto względem roku 1990. Największe zmiany czekają energetykę i transport, które odpowiadają za zdecydowaną większość polskich emisji. Obydwie branże wiążą swoje nadzieje z magazynami energii, które umożliwią przechowanie nadwyżek prądu z wiatru i słońca oraz zasilenie pojazdów elektrycznych. Rozwój przydomowych magazynów energii i samochodów elektrycznych, coraz popularniejszych w Niemczech, Włoszech, Wielkiej Brytanii, Austrii i USA, jest pierwszym krokiem na tej drodze. Zobacz także: Kto dostanie dotacje do fotowoltaiki i co z Mój prąd 2.0?
Niniejszy artykuł jest kolejnym 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
