Nowy algorytm wskazuje idealne miejsca na magazyny energii. Koszty generacji niższe nawet o 30%

Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge opracowali zaawansowane narzędzie analityczne, które pozwala precyzyjnie wyznaczyć optymalną lokalizację oraz pojemność wielkoskalowych magazynów energii w całych krajowych sieciach przesyłowych. Przetestowany na przykładzie systemu elektroenergetycznego model wykazał, że optymalne rozmieszczenie baterii może obniżyć koszty wytwarzania energii elektrycznej aż o 30%.

Wyniki przełomowych badań opublikowano na łamach cenionego czasopisma naukowego „Applied Energy”. Autorami rozwiązania są eksperci z University of Cambridge, University College London oraz The Alan Turing Institute.

Dwuetapowa optymalizacja i fizyka sieci przesyłowej

Głównym wyzwaniem przy planowaniu sieci krajowych jest skomplikowana matematyka i konieczność uwzględnienia realnych praw fizyki przepływu prądu zmiennego. Zespół badaczy stworzył algorytm, który radzi sobie z tym problemem poprzez dwuetapowy proces obliczeniowy.

System analizuje siatkę połączeń w sposób kompleksowy, biorąc pod uwagę:

• Symulację całego roku – model odzwierciedla pracę sieci w ujęciu godzina po godzinie dla pełnych 365 dni.
• Pełny miks energetyczny – wycenia generację z elektrowni konwencjonalnych, wodnych, farm wiatrowych oraz paneli fotowoltaicznych.
• Realne ograniczenia techniczne – uwzględnia spadki napięć, straty przesyłowe, degradację ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych oraz rosnącą liczbę aut elektrycznych.

Algorytm przetestuje tysiące możliwych kombinacji, aby wskazać tylko te węzły sieci, w których postawienie magazynu przyniesie największe oszczędności finansowe i techniczne.

Czechy jako poligon doświadczalny

Jako przypadek testowy naukowcy wybrali system elektroenergetyczny Czech w perspektywie 2030 roku. Kraj ten – podobnie jak wiele państw Europy Środkowej – opiera swoją energetykę na węglu, ale dynamicznie zwiększa udział odnawialnych źródeł energii.

W modelu założono, że w 2030 roku Czechy będą dysponować 4 GW mocy w fotowoltaice, 1 GW w energetyce wiatrowej oraz 20% udziałem pojazdów elektrycznych w rynku.

Wyniki symulacji okazały się jednoznaczne:

• Spadek kosztów – optymalne rozmieszczenie baterii obniżyło ogólne koszty generacji prądu aż o 30%.
• Redukcja spalania węgla – wykorzystanie generacji z węgla brunatnego spadło o 23%.

Jak podkreśla Amir H. Keshavarzzadeh, jeden z głównych autorów badania, udowodniono, że baterie nie tylko stabilizują sieć, ale stanowią bezpośrednie narzędzie do optymalizacji miksu energetycznego i obniżania rachunków za prąd.