Sprawność techniczna i konserwacja magazynów energii litowo-jonowych jako klucz do opłacalności inwestycji

Partnerem artykułu jest firma UNIMOT Energia i Gaz

Eksperckim okiem

Wojciech Ginter, Wiceprezes Zarządu UNIMOT Energia i Gaz

W ostatnich latach magazyny energii, a zwłaszcza te oparte na technologii litowo-jonowej, zyskują coraz większe znaczenie w krajowym i światowym sektorze elektroenergetycznym. UNIMOT Energia i Gaz stawia na inwestycje w tym obszarze, wspierając swoich klientów w przejściu na bardziej zrównoważone oraz efektywne rozwiązania energetyczne. W ramach tej strategii spółka uruchomiła platformę AVIA Solar, oferującą m.in. rozwiązania z zakresu magazynowania energii oraz wsparcie ekspertów technicznych.

Uniwersalność magazynów energii oraz ich szybkość reakcji sprawiają, że mogą świadczyć wiele kluczowych usług systemowych. Najważniejsze z nich to: regulacja częstotliwości, wsparcie  rynku mocy, zarządzanie szczytami zapotrzebowania oraz bilansowanie, np. w połączeniu z instalacjami OZE. Dla operatorów systemu dystrybucyjnego i przesyłowego oznacza to większą elastyczność w utrzymaniu stabilności sieci, natomiast inwestorzy zyskują dodatkowe źródła przychodu poza samą sprzedażą energii.

Aby faktycznie uzyskać wymierne korzyści finansowe, należy uwzględnić nie tylko początkowe nakłady inwestycyjne (CAPEX), ale również koszty operacyjne (OPEX) i zagwarantować, że założona w modelu biznesowym sprawność magazynu energii zostanie utrzymana w praktyce. W przypadku litowo-jonowych magazynów energii kluczowe znaczenie ma tzw. round-trip efficiency, czyli łączna efektywność procesu ładowania i rozładowania. Współcześnie osiąga ona wartość najczęściej w przedziale 80–90%, jednak warto pamiętać, że nie dotyczy to tylko samych ogniw, lecz całego systemu. Na wspomnianą sprawność składają się bowiem:

• Sprawność samych ogniw – wysoka (powyżej 95%), ale obniżana przez naturalne procesy nagrzewania i starzenia się baterii.

• Straty w układach BMS i przekształtnikach mocy (inwerterach) –zależą od jakości i stanu tych urządzeń; nowoczesne inwertery mogą mieć sprawność 96–98%, jednak po kilku latach nieodpowiedniego serwisowania może ona spadać.

• Straty na stacjach transformatorowych i kablach – nawet optymalnie dobrany transformator i przewody generują niewielkie, lecz nieuniknione straty energii.

• Zużycie energii na potrzeby własne (chłodzenie, wentylacja, systemy sterowania) – w gorącym klimacie może istotnie obniżyć efektywność, zwłaszcza jeżeli system chłodzenia nie jest regularnie konserwowany.

W miarę upływu czasu sprawność może ulegać dalszemu spadkowi, głównie z powodu degradacji ogniw (starzenie cykliczne i kalendarzowe). Proces ten można znacząco spowolnić, jeśli zadba się o kilka kluczowych obszarów:

• Regularny serwis: kontrola napięć w poszczególnych modułach, czyszczenie i wymiana filtrów chłodzących oraz testy sprawności inwerterów.

• Aktualizacje oprogramowania (BMS, EMS): nowe wersje firmware’u mogą zawierać poprawki wydłużające żywotność ogniw, np. dzięki lepszemu balansowaniu czy precyzyjniejszemu dobieraniu prądów ładowania.

• Diagnostyka i konserwacja połączeń elektrycznych: nierównomierny rozkład obciążenia czy nawet korozja złączy wpływają na zwiększone straty i ryzyko awarii.

• Zarządzanie temperaturą: przegrzewające się baterie szybciej się zużywają, dlatego prawidłowe chłodzenie i wentylacja są podstawą utrzymania wysokiej sprawności.

Jeżeli inwestor uwzględni w modelu biznesowym powyższe czynniki, będzie mógł rzetelnie oszacować długoterminową opłacalność projektu. Wysoka jakość zastosowanych komponentów oraz regularne prace serwisowe pozwolą utrzymać sprawność magazynu na poziomie zbliżonym do deklarowanego, co bezpośrednio przełoży się na zwiększenie przychodów z usług systemowych. Z drugiej strony, zaniechanie inwestycji w solidne rozwiązania techniczne oraz niedostateczny nadzór serwisowy mogą spowodować znacznie szybsze tempo degradacji. W efekcie, zamiast oczekiwanych zysków, właściciel magazynu będzie borykał się z niską dostępnością systemu i rosnącymi kosztami nieplanowanych napraw.

Przy planowaniu i eksploatacji magazynu energii warto stworzyć harmonogram serwisowy, w którym należy ująć:

• Przeglądy bieżące (zadanie dedykowanego oprogramowania SCADA):
  • monitorowanie alarmów i pracy systemu BMS/inwerterów;
  • analiza trendów temperatur i napięć w poszczególnych modułach.

• Kontrole okresowe (miesięczne/kwartalne):
  • oględziny fizyczne modułów i połączeń elektrycznych – sprawdzenie, czy nie występują uszkodzenia mechaniczne, korozja, pył;
  • pomiar i weryfikacja stanu wentylatorów, filtrów powietrza i układu chłodzenia;
  • wstępne testy inwerterów pod obciążeniem (moc reaktywna, współczynnik mocy, sprawność).

• Przegląd roczny:
  • dokładna diagnostyka inwerterów i aktualizacja oprogramowania (firmware);
  • testy pojemności (cycle test), aby określić stopień zużycia ogniw;
  • sprawdzenie oraz konserwacja stacji transformatorowych, kabli, złączy – dokręcenie połączeń, kontrola izolacji;
  • kontrola systemów bezpieczeństwa (detektory dymu, czujniki temperatur, systemy gaszenia pożaru).

Każdy z powyższych etapów pozwala na utrzymanie realnej sprawności na poziomie zbliżonym do deklarowanego, a tym samym na dotrzymanie założeń modelu przychodowego, opartego na świadczeniu usług systemowych czy bilansowaniu energii w szczytach zapotrzebowania.

Jakość magazynu energii – rozumiana jako wysoka kultura pracy ogniw, sprawność układów mocy i solidny serwis – stanowi klucz do uzyskania realnych przychodów z inwestycji oraz przedłużenia okresu eksploatacji. W dobie dynamicznego wzrostu udziału OZE w miksie energetycznym rola magazynów energii będzie tylko rosła, dlatego tak istotne jest, by już na etapie planowania i wyboru technologii myśleć nie tylko o cenie zakupu, ale także o koszcie utrzymania oraz gwarantowanej sprawności w całym cyklu życia. Regularne czynności serwisowe – wykonywane zgodnie z zaleceniami producenta i dostosowane do intensywności eksploatacji – pozwalają zminimalizować straty, utrzymać wysoką dyspozycyjność systemu i uniknąć ryzyka nieplanowanych przestojów. Dla inwestora to pewność, że magazyn w praktyce spełni obietnice składane w modelach biznesowych, przynosząc wymierne korzyści finansowe i operacyjne.

AVIA SOLAR to wiodący producent modułów fotowoltaicznych oraz zabezpieczeń elektrycznych należący do Grupy UNIMOT– polskiej, niezależnej grupy paliwowo-energetycznej z ponad 30-letnim doświadczeniem rynkowym.