Spis treści
Niewiele jest branż, które rozwijają się w tempie powyżej 20% rocznie i mają przed sobą mnóstwo miejsca na dalszy wzrost. Baterie skorzystały na rewolucji informatycznej lat 90’ i rewolucji smartfonów. Rozwój samochodów elektrycznych stworzył rynek o potencjale nieporównywalnie większym od elektroniki. Kilka lat temu operatorzy sieci zaczęli je stosować do równoważenia zmian popytu na energię. W tym samym celu mogą pracować dla większych odbiorców prądu. Sytuacja przypomina gorączkę złota – dynamiczny rozwój nie jest połączony z planowaniem i koordynowaniem.
Nowy zielony ład… dla magazynów?
Unijną gospodarkę czeka duży impuls do rozwoju. Aby pobudzić wzrost gospodarczy po pandemii wydane zostanie w najbliższych latach 750 mld euro. Środki w formie dotacji i pożyczek trafią do wszystkich państw członkowskich. Zabezpieczeniem będą przyszłe wpływy m.in. z opłat za emisję CO2. Sama Polska może otrzymać 57 mld euro (50 mld zł rocznie), pod warunkiem, że do finansowania zgłoszone zostaną sensowne projekty.
Określający politykę unijną Clean Energy Package zawiera istotne zapisy dotyczące magazynowania energii. Proponuje podejście neutralne technologicznie – różne metody gromadzenia prądu mają konkurować ze sobą, aby wsparcie trafiło tam, gdzie można osiągnąć efekt najniższym kosztem. Precyzuje zasady inwestowania w magazyny przez operatorów sieci dystrybucyjnej i przesyłowej. Wymaga, aby usługi stabilizacji sieci były kontraktowane na zasadach rynkowych. Nie zawiera jednak kroków milowych – nie podaje jaka ilość magazynów i w jakiej technologii ma powstać w kolejnych latach. Nie wymusza też tworzenia krajowych strategii magazynowania energii.
Dwie drogi wsparcia
Budową magazynów są zainteresowani dwaj rodzaje graczy – pierwsi to operatorzy sieci przesyłowych i dystrybucyjnych, którzy muszą utrzymywać rezerwę mocy, ale też dbać o „jakość prądu” – szczególnie napięcie i częstotliwość. Wszyscy pozostali chcą po prostu zarabiać pieniądze – magazyny pozwalają gromadzić energię gdy jest ona tania i oddawać, gdy jej cena jest znacznie wyższa. Tym ostatnim zainteresowani są wszyscy – od wytwórców energii (zwłaszcza zależnej od pogody), przez graczy pośredniczących i samych operatorów sieci – aż po odbiorców końcowych.
Czytaj także: Bilansowanie i magazynowanie prądu w Polsce – co zmieniło się od czasów PRL?
Jak dotąd rynek tworzą ci pierwsi – ceny energii elektrycznej ciągle są na tyle stałe, że nie opłaca się jej gromadzić tylko po to, aby zarabiać na różnicy cen w ciągu doby. Większość działających magazynów (w tym elektrownie szczytowo-pompowe) powstało na życzenie rządu lub operatora sieci i działa głównie w celu zapewnienia rezerwowej mocy.
Tesla ratuje sieć
W 2017 roku w Południowej Australii powstał największy (w owym czasie) zestaw akumulatorów na świecie. Miejscowa sieć jest swego rodzaju laboratorium, jak za parę lat może wyglądać system energetyczny w Europie. Od lat ten region korzysta w coraz większym stopniu z energii słonecznej i wiatrowej. Rezerwowym źródłem są turbiny gazowe, jednak wraz z rosnącym udziałem OZE coraz większym wyzwaniem jest zapanowanie nad napięciem i częstotliwością prądu. Jeśli w jakimś segmencie sieci energii jest nadmiar, napięcie rośnie aż do przekroczenia wartości znamionowej. Gdy na całym połączonym obszarze odbiór prądu jest mniejszy od produkcji, generatory nie widzą „oporu” i zaczynają się kręcić szybciej. Takie wahania częstotliwości, choć niewielkie, mogą wywołać problemy u niektórych odbiorców.
Do 2017 roku operator w Południowej Australii radził sobie ze stabilnością sieci przy pomocy elektrowni konwencjonalnych. Ich turbiny ważą po kilkadziesiąt ton i kręcą się z prędkością kilku tysięcy obrotów na minutę. Mają więc sporą bezwładność. Dzięki temu przy skokach produkcji czy zapotrzebowania częstotliwość prądu (powiązana ściśle z prędkością obrotową turbiny) zmienia się bardzo powoli. Panele słoneczne i wiatraki nie dają tej bezwładności. Można je wyłączać, gdy prądu jest nadmiar, choć taka regulacja powoduje, że część cennego prądu nie zostaje wykorzystana.
Czytaj także: Domowe magazyny energii czekają na swoją chwilę. Czy będzie program wsparcia?
Wybudowana w 2017 roku bateria o mocy 100 MW i pojemności 129 MWh służy do pilnowania stałego napięcia i częstotliwości. Pozwoliła ograniczyć ilość załączeń elektrowni gazowych i wygenerowała konkretne oszczędności w kosztach paliwa. Dzięki elektronice jej ogromna moc jest dostępna w ciągu ułamka sekundy. Magazyn energii stał się podporą sieci. W 2019 roku zapadła decyzja o jego powiększeniu.
Magazyny energii ratują fotowoltaikę
Za parę lat główną motywacją do rozwoju magazynów będą różnice cen. W Niemczech już dziś cena energii z paneli słonecznych (nawet bilansowanych przez magazyn) jest dla przeciętnego Schmidta nawet o połowę niższa niż z sieci. Nasi zachodni sąsiedzi dopłacają prosumentom do magazynów, ponieważ wiedzą, że dzięki temu udział energetyki słonecznej będzie większy.
– W Polsce sytuacja zaczyna wyglądać podobnie jak w Niemczech 10 lat temu – ocenia Krzysztof Kochanowski, wiceprezes Polskiej Izby Magazynowania Energii i Elektromobilności. – Małych instalacji słonecznych zrobiło się tak dużo, że w niektórych godzinach operator sieci wymusza ich wyłączenie. Potrzebujemy magazynów energii na poziomie sieci dystrybucyjnej, najlepiej właśnie u indywidualnych odbiorców. W przeciwnym razie rynek fotowoltaiki się załamie, tak jak w Niemczech w latach 2013-15. Potrzebne jest wsparcie dla tych małych magazynów, oraz zmienne taryfy dystrybucyjne wspomagające ich rentowność. PIME przedstawiło już w 2019 roku resortowi klimatu i środowiska koncepcję dofinansowania przydomowych magazynów energii jako odrębny program lub program uzupełniający dla programu Mój Prąd. Zaproponowaliśmy wsparcie w granicach 50% wartości instalacji. Wtedy była to kwota 15 tys. zł. Dzisiaj dla mikroinstalacji o mocy 5kW dopłata do magazynu energii byłaby na poziomie 10 tys. zł. Dodatkowo postulujemy, aby rozszerzyć definicję prosumentów w istniejących regulacjach, bo obecna definicja ogranicza możliwości dynamicznego powstawania prosumentów zbiorowych i wirtualnych, a w szczególności daje niepełny dostęp dla wszystkich potencjalnych użytkowników rynku (przykład – dodanie magazynowania energii jako element prosumeryzmu w Polsce). Rekomendujemy zatem rozszerzenie definicji Prosumenta o aspekt magazynowania energii zarówno jako element dodatkowy instalacji OZE, jak i element magazynu stand-alone – zauważa.
W czym wodór jest lepszy od baterii?
Unia Europejska jest przychylna magazynom energii, lecz jedynie w niewielkim stopniu koordynuje i wspiera na szczeblu wspólnotowym ich rozwój. Brakuje ambitnych celów i dofinansowania do wdrożeń na dużą skalę. Metody takie jak magazynowanie ciepła w zbiornikach wodnych i kubaturze budynków są traktowane jak margines, pomimo, że wraz z kogeneracją mają bardzo duży potencjał do zwiększenia elastyczności systemu elektroenergetycznego. Nie ma pomysłów na koordynację usług redukcji popytu. Europejska Strategia Wodorowa zawierają konkretne (i ambitne) plany, unijna strategia dotycząca pozostałych magazynów energii (w tym baterii) jest znacznie mniej szczegółowa.
Czytaj także: Polska Strategia Wodorowa – jak, gdzie i po co?
Przemysł i inni więksi odbiorcy będą musieli włączyć się w transformację energetyczną. Oprócz odnawialnych źródeł energii, potrzebne będą też magazyny prądu i ciepła. Unia Europejska wytyczyła ścieżkę odchodzenia od spalania paliw kopalnych oraz wsparła mocno dekarbonizację przy użyciu wodoru. Magazynowanie prądu i zarządzanie jego produkcją i odbiorem to nie mniejsze wyzwanie. Czy doczekamy się na to sensownej strategii?
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
