Baza wiedzy

Magazyny energii

Dlaczego potrzebujemy magazynów energii
Źródło: Clean Energy Group

Sektor energetyczny staje przed coraz trudniejszymi wyzwaniami. Reakcją na niektóre z nich jest skuteczne zarządzanie wytwarzaną energią oraz efektywne jej magazynowanie. Dlatego z roku na rok konstruowane są nowe urządzenia mające temu służyć – magazyny energii. Czym one dokładnie są i czy są w stanie sprostać obecnym wymaganiom rynku? Odpowiedź znajdziesz w kolejnych akapitach.

Istota magazynów energii

Magazyny energii elektrycznej to ważne zagadnienie w dziedzinie energii. Obecnie jest ono jednym z najbardziej istotnych wyzwań, jakie stoją przed światowymi sektorami energetycznymi znajdującymi się na etapie transformacji, która ma na celu osiągnięcie pełnej dekarbonizacji. Magazynowanie energii elektrycznej to nic innego jak skorzystanie z odpowiednio dobranych środków technologii i z dostępnych metod, które pozwalają na przechowywanie energii elektrycznej na dużą skalę. Innymi słowy, magazyny energii pozwalają na przechowywanie prądu wtedy, gdy jego produkcja jest większa niż zużycie. Takie systemy magazynowania odbierają energię w celu ponownego jej udostępniania do późniejszego wykorzystania. Jest to możliwe dzięki współpracy systemów magazynowania z technologiami informacyjno-komunikacyjnymi. Dzięki temu możliwe będzie w przyszłości przesyłanie energii zgromadzonej w magazynach. 

Głównym powodem rozwoju rynku magazynów energii jest konieczność stabilizacji sieci, dla której dużym wyzwaniem jest zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii w energetyce. 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.

Magazyny energii a zdecentralizowane elektrownie

Za sprawą magazynów energii mamy możliwość przejścia od centralnego wytwarzania energii do systemu rozproszonego. Magazyny energii mają więc duże znaczenie dla współpracy ze zdecentralizowanymi elektrowniami. 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 nie oczekuje się już tylko pomocy w obszarze zarządzania produkcją, popytem, podażą czy elastycznością sieci. Takie magazyny muszą być zdolne do magazynowania większych ilości energii długoterminowo. Ma to zrekompensować wahania mocy jakie wynikają ze specyfiki energetyki odnawialnej.

 

Na rozwój branży magazynów energii na świecie ma wpływ szereg czynników. Rozwojowi magazynowania energii często towarzyszy rozwój wspomnianych już odnawialnych źródeł energii – takich jak wiatr czy słońce. To sprawia też, że wiele firm będących producentami magazynów energii ma swój wkład również w rozwój odnawialnych źródeł energii. Kluczową rolę w dalszym rozpowszechnianiu odnawialnych źródeł energii odgrywają magazyny energii i ich producenci. Warto zauważyć, że wraz z rozwojem wymienionych obszarów wyłania się całkiem nowy system wytwarzania i dystrybucji energii.

Rodzaje magazynów energii

Systemy magazynowania energii można podzielić na kilka rodzajów:

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

Do mechanicznych systemów magazynowania  zaliczają się: elektrownia szczytowo-pompowa, koło zamachowe, diabatyczny zbiornik sprężonego powietrza, adiabatyczny zbiornik sprężonego powietrza. Z kolei systemy magazynowania elektryczne to: kondensator i nadprzewodnikowy magnetyczny magazyn energii. Natomiast do systemów magazynowania elektrochemicznych/chemicznych zaliczamy: 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 uwzględnionych rodzajów magazynów energii jest już obecna na rynku to jednak niektóre z nich wciąż znajdują się na wczesnym etapie rozwoju a projekty demonstracyjne innych dopiero są udostępniane.

Oprócz fizycznej klasyfikacji omawiane magazyny można podzielić ze względu na cel projektowy: duża pojemność lub wysoka moc. Wówczas klasyfikacja magazynów energii 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.

Opisane powyżej rodzaje magazynów energii różnią się między sobą strukturą, trybem pracy oraz sposobem magazynowania energii. 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. Sposoby działania magazynów energii mogą się w pewnych aspektach różnić i dobrze jest o tym wiedzieć. Niektóre ich cechy wynikają ze złożoności i formy konkretnego rodzaju magazynu.

W zależności od wykorzystanej technologii i wynikających z tego parametrów określone magazyny energii mogą wykorzystywane do krótkotrwałego lub długotrwałego magazynowania energii. Magazyny energii przechowujące energię od kilku godzin do kilku dni to tzw. systemy magazynowanie krótkotrwałego i średniotrwałego. W tym celu wykorzystywane są m.in. systemy baterii akumulatorów, akumulatory ciepła, niektóre elektrownie ze sprężonym powietrzem lub elektrownie szczytowo-pompowe. Do długotrwałego magazynowania energii przez kilka dni lub kilka tygodni lepiej służą magazyny chemiczne, np. wodór.

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 zużyta dopiero wtedy, gdy będzie na nią zapotrzebowanie. Energia dzięki magazynowaniu nie marnuje się, lecz jest stale dostępna. Oznacza to, że może zostać przekazana w dowolnym momencie, jeśli wystąpi zapotrzebowanie na nią.

Pomimo tych niepodważalnych zalet, magazyny energii mają też swoje wady. Ponieważ często zalety przewyższają wady to temat wad często jest pomijany. 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.magazyn energii słonecznej

Perspektywy

O globalnej perspektywie energetycznej już pisaliśmy w artykule Globalna perspektywa energetyczna. Szybko rozwijające się podsektory energii zwiększają potrzebę efektywnego magazynowania energii. W efekcie pojawia się coraz więcej nowych producentów baterii i magazynów a 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.

Wielu konwencjonalnych producentów odpowiada na zapotrzebowanie rynku przesuwając swoją produkcję w kierunku akumulatorów litowo-jonowych. 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. O inwestycjach związanych z magazynami energii pisaliśmy także w tekście Inicjatywy związane z magazynami energii na świecie

Baza wiedzy

Najnowsze

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

Izabela Kędroń – prezes zarządu i właściciel biura projektowego Sun Hunter.

Zielona rewolucja w Polsce jest faktem

Rozmowa z Izabelą Kędroń, prezes zarządu Sun Hunter, o rozwoju fotowoltaiki w Polsce i najciekawszych projektach zrealizowanych przez jej firmę. Niedawno wzięła Pani udział w...
Dr inż. Andrzej Grzybowski

Czy magazyny energii przyspieszą dekarbonizację?

Rozmowa dr inż. Andrzejem Grzybowskim o zmianach klimatycznych oraz roli OZE i magazynów energii w dekarbonizacji. W ostatnich latach dużo słyszymy o wpływie ludzkiej działalności...
Borys Pawliczak, Dott

Wychodzimy naprzeciw oczekiwaniom eko-konsumentów

Borys Pawliczak, dyrektor generalny Dott w Polsce dla e-magazyny Dlaczego zdecydowali się Państwo składać hulajnogi w Europie? Nadmierna emisja CO2 do atmosfery, jest główną przyczyną...
Artur Koziński, Product Manager Inteligentnej Stacji Transformatorowej z magazynem energii SPS, Kierownik w Dziale Rozwoju Nowych Technologii w ZPUE

Ile żyć ma bateria? – Artur Koziński

Kilka miesięcy temu rozmawialiśmy z Arturem Kozińskim z ZPUE o zaawansowanych projektach z magazynami energii i wielokrotnie nagradzanej SPS (Smart Power Station). Dziś przyjrzymy...
Janusz Kurpas

Transformacja energetyki jest faktem – Janusz Kurpas

Rozmowa z Januszem Kurpasem, Energoprojekt Katowice S.A., o transformacji energetycznej, rosnącym udziale OZE w miksie energetycznym i przyszłości magazynowania energii.  Czy jesteśmy świadkami transformacji energetycznej?...

BĄDŹMY W KONTAKCIE

Baza wiedzy