Magazyn energii w zakładzie przemysłowym. Kiedy obniża koszty, a kiedy się nie opłaca?

Wysokie rachunki za prąd i posiadanie własnej fotowoltaiki to za mało, by uzasadnić zakup magazynu energii. O jego opłacalności decyduje profil pracy zakładu, warunki rozliczeń i częstotliwość wykorzystania baterii. Co sprawdzić przed inwestycją i czy podobne oszczędności można osiągnąć innymi sposobami?

Jak wygląda struktura kosztów?

Pierwszym etapem oceny jest określenie, na które elementy kosztu zasilania magazyn może faktycznie wpłynąć. BESS nie obniża całego rachunku za energię w jednakowym stopniu. Jego wartość może wynikać m.in. z ograniczenia kosztów związanych z poborem mocy, przesuwania w czasie zakupu energii, zwiększenia autokonsumpcji energii z PV lub kogeneracji oraz ograniczenia skutków przerw w zasilaniu.

W przypadku odbiorców przemysłowych istotne są również moc umowna, warunki jej przekraczania oraz sposób rozliczania szczytów poboru. Te same parametry techniczne BESS mogą prowadzić do innego wyniku ekonomicznego przy odmiennych warunkach taryfowych lub kontraktowych.  Dopiero po wskazaniu konkretnego kosztu lub ryzyka, które magazyn ma ograniczyć, można oceniać, czy charakter pracy zakładu rzeczywiście tworzy przestrzeń do jego wykorzystania.

Zwróć uwagę na profil obciążenia i szczyty poboru mocy

Jednym z podstawowych zastosowań przemysłowego BESS jest peak shaving, czyli ograniczanie krótkotrwałych wzrostów poboru mocy z sieci. Największy potencjał występuje wtedy, gdy szczyty są powtarzalne, możliwe do zidentyfikowania i na tyle krótkie, aby ich obsługa nie wymagała magazynowania bardzo dużej ilości energii.

Wysoki pobór utrzymujący się przez znaczny czas jest mniej korzystny niż krótkie, wyraźne maksima. W takim przypadku BESS musiałby przez dłuższy czas pokrywać część obciążenia, co zwiększa zapotrzebowanie na energię magazynowaną i koszt systemu. Podobnie pojedyncze, rzadkie przekroczenia nie są powodem do zastosowania magazynu energii, jeżeli urządzenie przez większość roku pozostawałoby niewykorzystane. Znaczenie ma również to, czy pomiędzy kolejnymi okresami wysokiego poboru istnieje możliwość odbudowania stanu naładowania.

Czy BESS przejmie nadwyżkę energii z PV?

Drugim obszarem jest niedopasowanie czasowe pomiędzy lokalną generacją a zapotrzebowaniem zakładu. BESS może przejąć nadwyżkę energii, która w chwili wytworzenia nie zostaje wykorzystana.

Sama obecność instalacji fotowoltaicznej nie uzasadnia jednak budowy magazynu. Jeżeli produkcja PV w dużej części pokrywa się z godzinami pracy i jest zużywana bezpośrednio, dodatkowy potencjał autokonsumpcji może być niewielki. Znaczenie BESS rośnie przy regularnych nadwyżkach i wyraźnym zapotrzebowaniu w innych godzinach. Wartość przesuniętej energii należy oceniać po uwzględnieniu strat całego cyklu oraz kosztu eksploatacji baterii.

Znacznie arbitrażu cenowego

Zmienne ceny energii tworzą możliwość ładowania magazynu w okresach tańszych i wykorzystywania jej w okresach wyższych cen. Arbitraż może zwiększać stopień wykorzystania BESS, ale jego opłacalność zależy od częstotliwości i wielkości spreadu cenowego. Różnica cen musi pokrywać straty energii, potrzeby własne systemu, koszt degradacji oraz pozostałe koszty operacyjne.

W wielu zakładach arbitraż ma większe znaczenie jako funkcja uzupełniająca magazynu wykorzystywanego do ograniczania szczytów, zwiększania autokonsumpcji lub innych zadań. Nie powinien być automatycznie traktowany jako główna funkcja.

Ciągłość zasilania i koszt przestoju

W procesach technologicznych wrażliwych na przerwy w zasilaniu uzasadnienie BESS może być wykorzystywane jako agregat w przypadku awarii lub zaniku prądu w sieci elektroenergetycznej. Funkcja zasilania rezerwowego powinna być jednak rozpatrywana odrębnie od bieżącej optymalizacji kosztów. Wymaga odpowiedniej architektury układu, sterowania i rezerwy energii. Utrzymywanie takiej rezerwy ogranicza część pojemności dostępną dla peak shavingu, arbitrażu i zwiększania autokonsumpcji.

Łączenie funkcji i dodatkowe strumienie wartości

Magazyn energii może realizować kilka funkcji, takich jak peak shaving, zwiększanie wykorzystania energii z własnych źródeł, arbitraż cenowy czy utrzymywanie rezerwy na potrzeby zasilania awaryjnego. W praktyce oznacza to jednak konieczność odpowiedniego podziału dostępnej mocy i pojemności pomiędzy poszczególne zadania.

Każda funkcja wymaga innego poziomu dostępnej energii oraz innego sposobu zarządzania stanem naładowania. Rezerwa przeznaczona na zasilanie awaryjne nie może być w tym samym czasie swobodnie wykorzystywana do arbitrażu lub redukcji szczytów, natomiast wcześniejsze rozładowanie baterii w celu ograniczenia kosztów energii może zmniejszyć zdolność magazynu do obsługi późniejszego wzrostu zapotrzebowania. Im większa liczba funkcji, tym większe znaczenie ma odpowiednie wydzielenie rezerw energetycznych i ustalenie priorytetów pracy.

Wielofunkcyjność może poprawić stopień wykorzystania BESS, ale nie oznacza automatycznie poprawy efektywności ekonomicznej inwestycji. Realizacja kilku zadań może wymagać zwiększenia pojemności lub mocy systemu, utrzymywania większej rezerwy energii, bardziej złożonego sterowania oraz intensywniejszej eksploatacji baterii. Korzyści z dodatkowej funkcji należy zestawić z jej wpływem na pozostałe zastosowania oraz na koszt całego systemu.

Istotną rolę pełni w tym przypadku EMS, który zarządza dostępnością energii dla poszczególnych funkcji i określa ich hierarchię w zależności od bieżących warunków pracy zakładu. Symulacja pracy BESS pozwala określić, czy połączenie kilku zastosowań rzeczywiście zwiększa wartość ekonomiczną systemu, czy jedynie zwiększa wymagania techniczne i nakłady inwestycyjne.

Dodatkowym sposobem wykorzystania magazynu mogą być DSR, usługi elastyczności lub inne mechanizmy rynkowe. Także w tym przypadku część dostępnej mocy i energii musi zostać zarezerwowana na realizację zobowiązań wynikających z danej usługi.

Kiedy warto potencjalnie rozważyć magazyn energii?

Sytuacja w zakładzie	Zastosowanie BESS	Co należy zweryfikować?
Powtarzalne szczyty poboru mocy	Ograniczenie poboru w okresach o najwyższym koszcie	Częstotliwość, czas trwania i rzeczywista wartość ekonomiczna redukcji szczytu
Wyraźne okresy wysokiego i niskiego obciążenia	Możliwość przesuwania energii w czasie	Warunki ładowania, liczba cykli i wpływ na koszty
Regularne nadwyżki z PV lub kogeneracji	Zwiększenie wykorzystania energii lokalnej	Wielkość i częstotliwość nadwyżek oraz wartość energii po przesunięciu
Znacząca zmienność cen zakupu energii	Arbitraż cenowy	Czy spread pokrywa straty, degradację i OPEX?
Wysoki koszt przerwy technologicznej	Ograniczenie strat produkcyjnych	Moc odbiorów krytycznych, czas podtrzymania i realny koszt przestoju
Kilka możliwych funkcji BESS	Wyższy stopień wykorzystania aktywa	Czy funkcje nie konkurują o tę samą moc i energię?
Planowana rozbudowa produkcji, OZE lub nowych odbiorników	Możliwość przygotowania systemu pod profil docelowy	Czy model oparto na wiarygodnym scenariuszu przyszłej pracy zakładu?

Kiedy magazyn może się nie opłacać?

Zastosowanie BESS może być ekonomicznie nieuzasadnione w szczególności, gdy:

• profil poboru jest stabilny i nie występują wyraźne, powtarzalne szczyty mocy,
• brak regularnych nadwyżek energii możliwych do przesunięcia w czasie,
• większość energii z PV i kogeneracji jest zużywana bezpośrednio w zakładzie,
• różnice cen energii pomiędzy okresami ładowania i rozładowania są niewielkie,
• zdarzenia wymagające pracy magazynu występują sporadycznie, przez co system przez większość roku pozostaje niewykorzystany,
• aktualny sposób rozliczania energii i mocy nie pozwala przełożyć ograniczenia obciążenia na istotne oszczędności,
• wdrożenie BESS wymaga kosztownej przebudowy infrastruktury elektroenergetycznej,
• podobny efekt można osiągnąć przy niższych nakładach poprzez zmianę harmonogramu pracy odbiorników, sterowanie obciążeniem udział w DSR bez własnego magazynu lub inną modernizację,
• całkowite korzyści ekonomiczne nie pokrywają kosztów inwestycyjnych, eksploatacyjnych i degradacji baterii w zakładanym okresie pracy systemu.

Ocena ekonomiczna magazynu energii w zakładzie przemysłowym

Techniczna przydatność BESS powinna zostać przełożona na przepływy pieniężne w całym przewidywanym okresie eksploatacji. Po stronie kosztów należy uwzględnić pełny CAPEX i OPEX systemu, natomiast po stronie korzyści oszczędności i przychody, które mogą być rzeczywiście osiągnięte przez analizowany zakład. Do porównania wariantów można wykorzystać SPBT, NPV, IRR i ROI.

Wynik powinien zostać uzupełniony analizą wrażliwości na koszt kompletnego BESS, ceny energii, sposób rozliczania mocy, liczbę rzeczywistych cykli, degradację oraz zmianę profilu produkcji. Szczególnie istotne jest porównanie wariantu z BESS ze scenariuszem bazowym bez magazynu.

Czynniki, które negatywnie wpływają na ocenę ekonomiczną

Co najczęściej prowadzi do błędnej oceny inwestycji?

• uzasadnianie BESS wyłącznie wysokim rocznym zużyciem energii;
• traktowanie pojedynczego maksimum poboru jako wystarczającej podstawy inwestycji;
• zakładanie, że sama obecność instalacji PV oznacza potrzebę magazynu;
• pominięcie aktualnych warunków taryfowych, mocy umownej i sposobu rozliczania szczytów;
• utożsamianie skuteczności technicznej BESS z jego opłacalnością;
• sumowanie korzyści z kilku funkcji bez sprawdzenia, czy mogą być wykonywane równocześnie;
• pomijanie częstotliwości rzeczywistego wykorzystania magazynu;
• ocenianie projektu na podstawie krótkiego okresu zamiast pełnego cyklu życia;
• nieuwzględnienie scenariusza bez BESS i tańszych sposobów rozwiązania tego samego problemu.

Szczyty poboru, nadwyżki energii, zmienność cen czy wysoki koszt przerw w zasilaniu mogą wskazywać na potencjał zastosowania BESS, ale nie przesądzają o jego opłacalności. Kluczowe jest określenie, jak często magazyn będzie rzeczywiście wykorzystywany i jaką wartość finansową wygeneruje jego praca.

Decyzja inwestycyjna powinna wynikać z danych o pracy zakładu, warunków rozliczania energii i mocy, możliwości infrastruktury oraz analizy ekonomicznej całego okresu eksploatacji. Dopiero po potwierdzeniu technicznego i ekonomicznego uzasadnienia należy przejść do szczegółowego doboru mocy, pojemności i strategii sterowania BESS.

Autorka: Monika Brożyna

Literatura

[1] R. Martins, H. Hesse, J. Jungbauer, T. Vorbuchner, P. Musilek. 2018. Optimal Component Sizing for Peak Shaving in Battery Energy Storage System for Industrial Applications. Energies.

[2] J. Najera, M. Santos-Herran, M. Blanco, G. Navarro, J. Torres, M. Lafoz. 2021. Battery Energy Storage System Dimensioning for Reducing the Fixed Term of the Electricity Access Rate in Industrial Consumptions. Applied Sciences.

[3] G. Gkoumas, P. Foteinopoulos, I. Andreev, M. Grauov, P. Stavropoulos. 2026. Industrial Energy Storage System Selection: A Decision Framework and Digital Implementation Demonstrated Through a Peak-Shaving Case Study. Machines.

[4] R. Kuźniak, A. Pawelec, A. Bartosik, M. Pawełczyk. 2022. Determination of the Electricity Storage Power and Capacity for Cooperation with the Microgrid Implementing the Peak Shaving Strategy in Selected Industrial Enterprises. Energies.

[5] C. Cienfuegos, P. Rodrigo, I. Cienfuegos, A. Diaz-Ponce. 2024. Comparative analysis of battery energy storage systems’ operation strategies for peak shaving in industries with or without installed photovoltaic capacity. Renewable Energy Focus.