Falowniki nowej generacji przejmują kontrolę nad siecią. Azja pokazuje kierunek transformacji energetycznej

Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną, dynamiczny rozwój odnawialnych źródeł energii oraz coraz większe znaczenie magazynów energii sprawiają, że operatorzy systemów elektroenergetycznych muszą szukać nowych sposobów stabilizacji sieci. W Azji coraz większą rolę zaczynają odgrywać tzw. grid-forming inverters — falowniki nowej generacji, które nie tylko współpracują z siecią, ale potrafią aktywnie ją stabilizować.

Eksperci wskazują, że rozwiązania te mogą stać się jednym z fundamentów nowoczesnej energetyki opartej na OZE i magazynach energii, szczególnie w krajach, gdzie rozbudowa infrastruktury sieciowej nie nadąża za tempem wzrostu zapotrzebowania na energię.

Rosnące obciążenie systemów energetycznych

Azja znajduje się dziś w centrum globalnej transformacji energetycznej. Rosnące zużycie energii napędzają przede wszystkim centra danych obsługujące sztuczną inteligencję, elektromobilność oraz energochłonny przemysł, w tym produkcja półprzewodników i baterii.

Jednocześnie państwa regionu intensywnie inwestują w fotowoltaikę i energetykę wiatrową. Coraz większy udział niestabilnych źródeł odnawialnych powoduje jednak nowe wyzwania dla operatorów sieci elektroenergetycznych.

Tradycyjne systemy były projektowane pod stabilną pracę dużych elektrowni konwencjonalnych. W nowym modelu energetyki konieczne staje się utrzymywanie parametrów sieci w warunkach szybko zmieniającej się generacji i dynamicznych zmian obciążenia.

Grid-forming zamiast grid-following

Klasyczne falowniki wykorzystywane w instalacjach OZE działają w modelu grid-following, czyli dostosowują się do parametrów istniejącej sieci. Problem pojawia się jednak wtedy, gdy udział źródeł konwencjonalnych maleje, a system zaczyna tracić naturalną stabilność zapewnianą dotychczas przez elektrownie synchroniczne.

Falowniki typu grid-forming działają inaczej. Potrafią samodzielnie tworzyć i stabilizować napięcie oraz częstotliwość w sieci, przejmując część funkcji tradycyjnych elektrowni.

To szczególnie ważne w systemach opartych na magazynach energii i odnawialnych źródłach energii, gdzie konieczne jest utrzymywanie stabilności pracy sieci nawet przy dużej zmienności produkcji energii.

Magazyny energii zyskują nową rolę

Coraz częściej magazyny energii wyposażane są właśnie w falowniki grid-forming. Dzięki temu przestają pełnić wyłącznie funkcję bufora energii, a zaczynają aktywnie uczestniczyć w stabilizacji systemu elektroenergetycznego.

Technologia pozwala m.in.:

• utrzymywać parametry jakości energii,
• wspierać pracę sieci podczas nagłych zmian obciążenia,
• umożliwiać tzw. black start po awarii systemu,
• stabilizować lokalne mikrosieci,
• zwiększać odporność infrastruktury krytycznej na blackouty.

Szczególnie istotna staje się możliwość pracy wyspowej, czyli funkcjonowania lokalnych systemów energetycznych niezależnie od głównej sieci. To rozwiązanie coraz częściej analizowane także w Europie — zwłaszcza w kontekście bezpieczeństwa energetycznego przemysłu oraz centrów danych.

Sieci nie nadążają za transformacją

Jednym z największych problemów pozostaje tempo rozbudowy infrastruktury przesyłowej. Budowa nowych linii wysokiego napięcia i stacji transformatorowych trwa często wiele lat ze względu na procedury administracyjne, koszty inwestycji i ograniczenia terenowe.

W praktyce oznacza to, że operatorzy coraz częściej próbują zwiększać elastyczność istniejących sieci poprzez cyfryzację i wykorzystanie zaawansowanej energoelektroniki.

Grid-forming inverters wpisują się właśnie w ten trend. Pozwalają zwiększyć stabilność systemu bez konieczności natychmiastowej rozbudowy całej infrastruktury.

Przyszłość energetyki rozproszonej

Rozwój technologii grid-forming pokazuje, że magazyny energii będą odgrywać w systemie elektroenergetycznym znacznie większą rolę niż dotychczas zakładano. Nie będą już wyłącznie elementem wspierającym OZE, ale jednym z filarów stabilności całej sieci.

Eksperci podkreślają jednak, że wdrażanie tych rozwiązań wymaga modernizacji systemów zarządzania siecią, nowych standardów technicznych oraz odpowiedniego przygotowania operatorów.

Mimo to kierunek zmian wydaje się przesądzony. Wraz ze wzrostem udziału OZE i postępującą elektryfikacją gospodarki technologie grid-forming mogą stać się standardem nowoczesnej energetyki — także w Europie i Polsce.