Magazyny energii

Sektor energetyczny staje przed coraz większymi wyzwaniami, a reakcją na niektóre z nich jest skuteczne zarządzanie wytwarzaną energią oraz efektywne jej magazynowanie. Dlatego z roku na rok powstaje coraz więcej technologii magazynowania energii elektrycznej. Czym one dokładnie są i czy są w stanie sprostać obecnym wymaganiom rynku? 

Istota magazynów energii

Magazynowanie energii elektrycznej to obecnie jedno z najistotniejszych wyzwań, jakie stoją przed światowymi sektorami energetycznymi znajdującymi się na etapie transformacji, która ma na celu osiągnięcie pełnej dekarbonizacji.

Magazyny energii pozwalają na przechowywanie energii elektrycznej, czyli magazynowanie prądu wtedy, gdy jego produkcja jest większa niż bieżące zużycie. Takie urządzenia odbierają energię w celu ponownego jej udostępnienia do późniejszego wykorzystania. Coraz częściej odbywa się to poprzez współpracę systemów magazynowania z technologiami informacyjno-komunikacyjnymi.

Głównym powodem rozwoju rynku magazynów energii elektrycznej jest konieczność stabilizacji sieci. Duże wyzwanie stanowi zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii w energetyce. Dlatego celem magazynowania jest usprawnienie funkcjonowania sieci elektroenergetycznej lub utrzymanie niezależności od sieci energetycznej w przypadku prosumenckich instalacji off-grid bazujących na odnawialnych źródłach energii lub bilansowanie sieci oraz popytu i podaży na energię.

Korzyści z magazynowania energii

Dlaczego potrzebujemy magazynów energii
Źródło: Clean Energy Group

Współpraca magazynów z elektrowniami

Przede wszystkim magazyny energii elektrycznej umożliwiają przejście od centralnego wytwarzania energii do systemu rozproszonego. Dlatego uważa się, że mają one duże znaczenie dla współpracy ze zdecentralizowanymi elektrowniami. Ponadto różne sposoby magazynowania energii stają się obecnie integralną częścią większości systemów wytwarzania energii. W ten sposób zwiększają one ich wydajność oraz elastyczność.

Jednak od magazynów energii elektrycznej nie oczekuje się już tylko pomocy w obszarze zarządzania produkcją, popytem, podażą czy elastycznością sieci. Takie urządzenia muszą być również zdolne do magazynowania większych ilości energii długoterminowo. Miałoby to zrekompensować wahania mocy jakie wynikają ze specyfiki energetyki odnawialnej.

Na rozwój branży magazynów energii na świecie ma wpływ szereg czynników. Na przykład: rozwojowi magazynowania energii często towarzyszy rozwój wspomnianych już odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr czy słońce. To z kolei sprawia, że wiele firm będących producentami tego typu urządzeń ma swój wkład także w rozwój odnawialnych źródeł energii. W rezultacie zarówno magazyny energii, jak i ich producenci odgrywają kluczową rolę w dalszym rozpowszechnianiu odnawialnych źródeł energii. Jednocześnie, wraz z rozwojem wymienionych obszarów, wyłania się całkiem nowy system wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej.

Rodzaje magazynów energii

rodzaje magazynów energii

Klasyfikacja podstawowa magazynów energii

Systemy magazynowania energii można podzielić na kilka rodzajów. Jedna z najczęściej stosowanych klasyfikacji wyróżnia systemy:

  • mechaniczne,
  • elektryczne,
  • elektrochemiczne,
  • chemiczne,
  • termiczne/termochemiczne.

Jako pierwsza została wymieniona grupa mechanicznych magazynów energii elektrycznej. W jej skład wchodzą następujące urządzenia: elektrownia szczytowo-pompowa, koło zamachowe, diabatyczny zbiornik sprężonego powietrza, adiabatyczny zbiornik sprężonego powietrza. Natomiast do magazynów elektrycznych, czyli do drugiej z podanych pozycji, zaliczamy m.in.: kondensator i nadprzewodnikowy magnetyczny magazyn energii. Z kolei elektrochemiczne/chemiczne magazyny energii obejmują: akumulator, redox-flow, wodór, syntezę gazu ziemnego. Ostatni rodzaj systemów magazynowania energii stanowią magazyny termiczne/termochemiczne. W ramach tej grupy znajdują się: magazyn gorącej wody, magazyn pary wodnej, magazyn ciepła utajonego i sorpcja/wiązania odwracalne.

Wymienione systemy magazynowania energii znajdują się na różnych etapach rozwoju technicznego i testowania. Mimo, że większość z nich jest już obecna na rynku to jednak niektóre wciąż znajdują się na wczesnym etapie prac, zaś projekty demonstracyjne innych dopiero są udostępniane.

Klasyfikacja ze względu na cel projektowy magazyny energii

Oprócz fizycznej klasyfikacji omawiane magazyny energii elektrycznej można podzielić ze względu na cel projektowy. Jest nim duża pojemność lub wysoka moc. Wówczas klasyfikacja wygląda następująco:

  • cel projektowy – duża pojemność: magazyn gorącej wody, magazyn ciepła utajonego, sorpcja/wiązania odwracalne, elektrownia szczytowo-pompowa, adiabatyczny zbiornik sprężonego powietrza, akumulator, redox-flow, wodór, synteza gazu ziemnego,
  • cel projektowy – wysoka moc: magazyn pary wodnej, koło zamachowe, akumulator, kondensator, nadprzewodnikowy magnetyczny magazyn energii.

W tym momencie warto przypomnieć, że choć superkondensatory i akumulatory służą do gromadzenia energii, to jednak wykorzystuje się je w nieco innych sytuacjach. Dodatkowo różni je proces ładowania, rozładowywania i kilka innych parametrów.

Istotne różnice występują również w przypadku pozostałych rodzajów magazynów energii elektrycznej. Opisane przypadki różnią się między sobą np. strukturą, trybem pracy oraz sposobem przechowywania energii. Ponadto od rodzaju zastosowanego magazynu energii zależy czy będzie potrafił on zapewnić utrzymanie odpowiednich wartości częstotliwości w sieci energetycznej oraz dopasowanie generacji do zapotrzebowania na energię. Co więcej, sposoby działania poszczególnych magazynów energii elektrycznej mogą się w pewnych aspektach różnić. Jednak trzeba zaznaczyć, że niektóre cechy tych urządzeń wynikają z ich złożoności i formy konkretnego rodzaju magazynu.

Klasyfikacja uwzględniająca czas magazynowania

W zależności od wykorzystanej technologii i wynikających z tego parametrów określone magazyny energii elektrycznej mogą być wykorzystywane do krótkotrwałego lub długotrwałego magazynowania energii. Urządzenia przechowujące energię od kilku godzin do kilku dni to tzw. systemy magazynowania krótkotrwałego i średniotrwałego. W tym celu wykorzystywane są m.in. systemy baterii akumulatorów, akumulatory ciepła, niektóre elektrownie ze sprężonym powietrzem lub elektrownie szczytowo-pompowe. Natomiast do długotrwałego magazynowania energii, przez kilka dni lub kilka tygodni, lepiej służą magazyny chemiczne, np. oparte na wodorze. Przy okazji warto wspomnieć, że znaczenie długotrwałego magazynowania energii jest coraz większe.

Zalety i wady magazynów energii

Do najważniejszych zalet magazynowania energii należy zrównoważenie napięcia oraz częstotliwości. Dzięki magazynom energia może być przechowywana przez długi czas i wykorzystana dopiero wtedy, gdy będzie na nią zapotrzebowanie. W ten sposób wytworzona energia nie marnuje się, lecz jest stale dostępna. Oznacza to, że może zostać przekazana w dowolnym momencie, jeśli tylko wystąpi zapotrzebowanie na nią.

Pomimo tych niepodważalnych zalet, magazyny energii elektrycznej mają też swoje wady. Mimo to, temat wad bywa pomijany, ponieważ zalety często przewyższają wady. Warto mieć jednak świadomość, że magazynowanie energii wiąże się z wysokimi kosztami. Prawdopodobne są też straty w magazynowaniu energii, a także możliwa jest różna wydajność takiego procesu.

Perspektywy dla magazynów energii

Nasz artykuł pt. „Globalna perspektywa energetyczna” zawiera cenne refleksje dotyczące przyszłości systemu energetycznego. Raport McKinsey & Company o tym samym tytule potwierdza, że szybko rozwijające się podsektory energii zwiększają potrzebę efektywnego magazynowania energii. W efekcie pojawia się coraz więcej nowych producentów baterii i magazynów energii elektrycznej. Natomiast producenci już istniejący dostosowują się do aktualnych trendów rynkowych. Urządzenia, które powstają w zgodzie z najnowszymi trendami technologicznymi są w stanie sprostać nawet największym wymaganiom. Potwierdzają to coraz bardziej liczne udane realizacje zakładów produkcyjnych specjalizujących się w produkcji magazynów energii. Oprócz tego rozwijane są również nietypowe metody magazynowania energii, które dodatkowo napędzają rozwój rynku.

Wielu konwencjonalnych producentów odpowiada na zapotrzebowanie rynku przesuwając swoją produkcję w kierunku baterii litowo-jonowych. Ale rosnąca popularność tych urządzeń każe się zastanowić, czy akumulatory litowo-jonowe są bezpieczne? Branża magazynowania energii nie może lekceważyć kwestii związanych z bezpieczeństwem. Dlatego wszelkie ulepszenia wymagają czasu. Przeprowadzane są bowiem liczne testy nowych rozwiązań i ich monitoring – zarówno przed, jak i po ich wprowadzeniu na rynek.

Magazynowanie energii stało się też ważną częścią elektrowni wykorzystujących odnawialne źródła energii. Coraz więcej dużych firm uwzględnia systemy magazynowania w swoich projektach. Analizy Bloomberg New Energy Finance wykazują, że do 2040 roku na świecie zostanie rozmieszczonych 1095 gigawatów magazynów energii. Będą one obejmowały niemal wszystkie sektory – od mieszkaniowego, przez handlowy, po sektor przemysłowy i sektor użyteczności publicznej włącznie. Woods McKenzie przewiduje podobny ekspansywny wzrost, podając, że rynek wzrośnie do 158 gigawatogodzin w 2024 roku. Oznacza to, że realizowanych jest wiele inwestycji wspierających inicjatywy związane z magazynami energii na świecie.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Najnowsze

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

PARTNERZY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE