Wielkoskalowe magazyny energii na świecie
Popularyzacja instalacji, które wykorzystują odnawialne źródła energii, sprawia, że coraz więcej krajów decyduje się na korzystanie z wielkoskalowych magazynów energii, by dodatkowe megawatogodziny można było zużytkować w innych przedziałach czasowych.
Jaką funkcję pełnią wielkoskalowe magazyny energii?
Magazyny energii to ogromna szansa na zwiększenie wykorzystywania potencjału energii produkowanej przez instalacje OZE. Obecnie nadwyżek zielonej energii nie da się wykorzystać poza czasem generacji, więc nie zostają one wytworzone. Gdy popularyzacja magazynów energii będzie większa, mogą one w znacznym stopniu odciążyć sieć energetyczną i zwiększyć bezpieczeństwo energetyczne użytkowników na całym świecie.
Takie urządzenia pozwalają też zaopatrzyć w energię elektryczną tysiące domów podczas awarii. Co ważne, wykorzystanie całej mocy pozwoli również odbudowywać obecny system energetyczny, bez konieczności planowania przerw w dostawie prądu. W wielu krajach, które już wdrożyły ich działanie, pełnią one obecnie funkcję systemu rezerwowego.
W jaki sposób magazyny energii wpływają na bezpieczeństwo energetyczne?
Obecnie rządzący już oficjalnie mówią o możliwości pojawienia się przerw w dostawie prądu z powodu zbyt dużego obciążenia sieci energetycznej podczas zimy. To właśnie w pierwszym i czwartym kwartale każdego roku wykorzystanie energii elektrycznej jest największe. A wraz z regularnym zmniejszaniem dopuszczalnych norm przez Unię Europejską w kwestii emisji CO2 do atmosfery coraz więcej odbiorców decyduje się na bardziej ekologiczne systemy grzewcze. Do nich z pewnością można zaliczyć nowoczesne pompy ciepła oraz kotły elektryczne. Wyzwaniem dla sieci jest również rozwój elektromobilności. Obciążona sieć, która od lat nie była modernizowana, w końcu może przestać wydajnie pracować. Z tego powodu wdrażanie innowacyjnych rozwiązań ma tak ogromne znaczenie.
Które kraje wdrożyły już wielkoskalowe magazyny energii?
Obecnie za najbardziej zaawansowane rynki w wykorzystaniu wielkoskalowych magazynów energii uważa się USA, Wielką Brytanię oraz Australię. W tych krajach zainstalowano magazyny o łącznej mocy ok. 6500 MW. Są to nowe inwestycje, które zostały oddane do użytku w większości w 2021 roku. Wielkoskalowe magazyny energii od niedawna zaczęły pojawiać się także na terenie Europy Zachodniej.
Wielkoskalowe magazyny energii w Kalifornii
Technologia magazynowania energii w tym regionie jest uważana za jedną z najlepszych na świecie. Obecnie tamtejsza sieć ISO (CAISO) rozpoczyna prace nad wdrożeniem wielkoskalowych magazynów energii o pojemności 2700 MWh. Takie decyzje w Kalifornii są wdrażane z powodu nowych dyrektyw California Public Utilities Commission (Kalifornijska Komisja Użyteczności Publicznej, agencja regulacyjna). Na ich podstawie przedsiębiorstwa są zobowiązane do pozyskiwania zdolności przesyłowych w zupełnie nowej i bardziej elastycznej odsłonie. Obecnie do magazynów kalifornijskich trafia nadprodukcja zielonej energii, jednak instalacje nie są jeszcze tak wydajne, by wykorzystywać całkowity potencjał posiadanych magazynów. Gabe Murtaugh, który pełni funkcję kierownika działu magazynowania w kalifornijskiej sieci ISO, zapewnia, że zainstalowane magazyny aktualnie przenoszą nawet 6000 MWh ze środka dnia na okres późnego popołudnia, co znacznie ułatwia dysponowanie energią w odniesieniu do bieżącego zapotrzebowania i generuje duże oszczędności.
W niektórych okresach występuje nadprodukcja energii ze źródeł odnawialnych i magazyny z pewnością pochłaniają część tej energii. Ale minie jeszcze kilka lat zanim magazyny będą ładowane głównie ze źródeł odnawialnych.
Gabe Murtaugh, kierownik sektora magazynowania w CAISO
Kalifornijskie magazyny energii regularnie przejmują około 10 procent zapotrzebowania na energię elektryczną w różnych odstępach czasu.
CAISO ujawniła też rolę magazynów podczas pożaru Oregon Bootleg w lipcu 2021 r. Sieć zadysponowała wówczas moc około 1000 MW, aby pomóc w podtrzymaniu oświetlenia po wyłączeniu trzech linii przesyłowych łączących regiony.
Wielkoskalowe magazyny energii w Teksasie
Teksas jest wiodącym stanem USA, jeśli chodzi o wykorzystanie energii odnawialnej. Dane z 2021 roku mówią o 45 077 MW mocy, pochodzącej głównie z energii wiatrowej. To dwa razy więcej niż w Kalifornii, która zajmuje drugie miejsce z mocą 22 929 MW.
Z danych opublikowanych pod koniec 2021 roku przez operatora sieci ERCOT wynika, że w Teksasie istnieje od 1300 do 1800 MW magazynów podłączonych do sieci. Przez długi czas magazyny energii w Teksasie używane były gównie do stabilizacji częstotliwości prądu w sieci. Jednak obecnie proporcja między podtrzymywaniem częstotliwości a bilansowaniem sieci jest bliższa do 50:50.
Niszczycielska burza śnieżna w lutym 2021 roku była krytycznym momentem, w którym można było zademonstrować potencjał magazynowania energii w teksańskiej sieci energetycznej.
Wszyscy dostrzegli ogromną wartość, jaką magazyny energii były w stanie dostarczyć w czasie kryzysu. Dostrzegli, że jest to zasób, który zapewnia lokalną stabilność. Na którym można polegać w zakresie świadczenia różnych usług, gdy sieć tego potrzebuje. I który może dostosować swoje działania do potrzeb chwili.
Jason Abiecunas
W lutym tego roku przez Stany Zjednoczone przetoczyła się kolejna ekstremalna burza zimowa. Tym razem sieć dobrze się trzymała, zasoby magazynowe działały i wszystkie systemy były w normie.
Wielkoskalowe magazyny energii na terenie Wielkiej Brytanii oraz Irlandii
Według danych Solar Media UK Battery Storage Project Database Report w Wielkiej Brytanii zainstalowano w 2021 roku wielkoskalowe magazyny energii, które zapewniają łącznie moc na poziomie 446 MW. Dotychczas pełniły one głównie funkcję regulacji częstotliwości, również w przypadku awarii. Jedna z nich zdarzyła się 22 marca 2022 roku, gdy w systemie pojawił się błąd, który spowodował spadek częstotliwości sieci do 49,67 Hz. Dzięki zmagazynowanej energii, w ciągu 10 minut częstotliwość została przywrócona do poziomu 50 Hz, a magazyn wytworzył ok. 650 MW mocy.
W 2021 roku usługi w zakresie odpowiedzi na zmiany częstotliwości, mającej łączną moc nieco ponad 1000 MW, odpowiadały za ponad 90% przychodów z magazynów bateryjnych. W tym samym roku obserwowaliśmy również zmianę, jeśli chodzi o przychody z magazynów energii z tytułu hurtowej sprzedaży energii: w I i II kwartale było to 5%, podczas gdy w III i IV kwartale nawet 10-20%.
Magazynowanie energii staje się także znaczące w aukcjach rynku mocy. W ostatniej aukcji National Grid na rok 2025/26 magazyny energii otrzymały 1094 MW, czyli 2,5% z łącznej wartości aukcji wynoszącej 27 632 MW.
O godzinie 15:27 błąd w systemie spowodował spadek częstotliwości sieci do 49,67Hz. Zakładając, że zakontraktowane akumulatory o mocy 1100 MW zareagowały zgodnie z umowami, w celu przywrócenia częstotliwości do 50 Hz magazyn wytworzył maksymalnie 650 MW mocy, co zajęło 10 minut.
Robyn Lucas
W Irlandii poziom wdrożenia magazynów energii jest niższy, ale tu też warto opisać moment, gdy bateryjne systemy magazynowania o łącznej mocy 37 MW zadziałały w krytycznym momencie. Było to w maju 2021 roku, gdy częstotliwość irlandzkiej sieci energetycznej spadła poniżej normalnego zakresu pracy. Wówczas sieć wyszła poza zakres 49,9-50,1 Hz na ponad 14 minut! Było to najdłuższe zaniżenie częstotliwości w tym kraju od wielu lat. Na szczęście akumulatory zadziałały w ciągu 180 milisekund.
Europa Zachodnia w kontekście wielkoskalowych magazynów energii
Jean-Paul Harreman, dyrektor EnAppSys, firmy, która zajmuje się badaniami rynku, oświadczył, że „Francja ma około 300 MW magazynów podłączonych do sieci, Niemcy — około 600 MW, a Holandia i Belgia — poniżej 100 MW”. Harrman w kontynuacji swojej wypowiedzi nadmienia, że pomimo niskiego poziomu wykorzystywania magazynów każdy z wymienionych krajów ma aktualnie rozległe plany na zwiększenie potencjału tych urządzeń. Obecny poziom nie pozwala oszacować, jaki wpływ ma magazynowanie na utrzymanie stabilności całej sieci energetycznej.
Magazyny energii w Polsce — czy dystrybutorzy zainwestowali już w wielkoskalowe magazyny energii?
Temat budowy wielkoskalowych magazynów energii w Polsce pojawia się w mediach od dłuższego czasu. Z najnowszych informacji wynika, że to właśnie na terenie naszego kraju ma powstać największy wielkoskalowy magazyn energii w Europie. Na tę inwestycję została już wydana promesa koncesji przez prezesa Urzędu Regulacji Energetyki. 20 lipca grupa energetyczna PGE oficjalnie poinformowała, że powstanie w Polsce wielkoskalowy elektrochemiczny magazyn energii. Dokładna lokalizacja tej inwestycji to Żarnowiec w województwie pomorskim. Magazyny mają powstać przy Elektrowni Szczytowo-Pompowej w tym mieście. Warto wiedzieć, że ta elektrownia jest największą elektrownią szczytowo-pompowa w Polsce.
Według projektu inwestycyjnego moc tego wielkoskalowego magazynu energii ma finalnie przekraczać 200 MW. Natomiast jego pojemność przekroczy 820 MWh. Takie parametry sprawiają, że po ukończeniu inwestycji prawdopodobnie będzie to największy tego typu obiekt w Europie. Ostateczny termin ukończenia tej inwestycji datuje się na 2030 rok.
Podsumowanie: opłacalność stosowania wielkoskalowych magazynów energii w Polsce i na świecie
Magazynowanie energii to prawdopodobnie najlepszy sposób na maksymalne wykorzystanie potencjału OZE i przejście na gospodarkę niskoemisyjną. Galopujące ceny energii elektrycznej sprawiają, że magazyny energii w połączeniu z instalacjami do wytwarzania zielonej energii w końcu zaczęły się opłacać. W przypadku inwestycji w wielkoskalowe magazyny energii nie tylko opłacalność, ale również stabilizacja energetyczna ma wielkie znaczenie. Nie ma co kryć, że takie instalacje pochłaniają milionowe budżety, jednak tylko w ten sposób można realnie doprowadzić do modernizacji sieci energetycznej i uchronić się przed nagłymi awariami, które wraz z rosnącym zapotrzebowaniem użytkowników indywidualnych mogą pojawiać się coraz częściej.
Wielkoskalowe magazyny energii to również odpowiedź na pojawiające się coraz częściej kataklizmy pogodowe. Błyskawiczna reakcja na spadki częstotliwości pozwoli uchronić odbiorców przed przerwami w dostawie prądu. Ponadto przechowywanie taniego prądu i sprzedawanie go w czasie szczytowych godzin może realnie wpłynąć na przychody dystrybutorów energii elektrycznej. Bez wątpienia wielkoskalowe magazyny energii otwierają zupełnie nowe możliwości przed firmami, które trudnią się handlem energią, oraz przed odbiorcami, którzy potrzebują elektryczności bez względu na okoliczności.
Dalsze wnioski
Rola magazynów jako rezerwowego źródła energii w ramach odpowiedzi na zmiany częstotliwości jest istotna dla funkcjonowania sieci. Błyskawiczne reakcje na spadki częstotliwości, czy to spowodowane awariami technicznymi, czy ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, stanowią namacalny dowód użyteczności i korzyści z magazynowania energii.
Wyraźnie widać też dążenie do zwiększenia z czasem handlu hurtowego, który powinien zacząć wywierać wpływ na zmiany obciążenia. W połączeniu z coraz większą liczbą odnawialnych źródeł energii, w najbliższych latach będziemy częściej obserwować, w jaki sposób magazynowanie może przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla przez nasz system elektroenergetyczny.
Źródło:
What role is large-scale battery storage playing on the grid today?, Energy Storage News