Wojciech Kubak (Danfoss): Grid-forming będzie nowym standardem bezpieczeństwa systemu mocy

Partnerem artykułu jest Danfoss

O transformacji energetycznej, magazynach energii i roli energoelektroniki w nowym systemie mocy rozmawiamy z Wojciechem Kubakiem, Business Development Managerem Electrification w Danfoss.

Jak Pan ocenia tempo transformacji energetycznej w Europie i które trendy technologiczne mają obecnie największy wpływ na rozwój rynku OZE i magazynów energii?

Transformacja w Europie przyspiesza, choć nadal jest nierównomierna między krajami i segmentami rynku. Widzimy jednocześnie postępujący wzrost udziału OZE w miksie energetycznym, presję na odporność systemu na zmienność warunków pogodowych i wyraźny wzrost mocy i pojemności realizowanych projektów BESS-szczególnie po stronie utility‑scale BESS, które w 2025 r. po raz pierwszy odpowiadały za większość nowych mocy magazynowych w UE (27,1 GWh łącznie, co daje +45% r/r; a łączna pojemność BESS w EU  wzrosła dziesięciokrotnie od 2021 r. do ~77 GWh.  To przesunięcie ciężaru z segmentu prosumenckiego na systemowe magazyny energii, pokazuje dojrzewanie technologii i modeli przychodowych.

Największy wpływ mają dziś trzy trendy:

• Magazyny energii jako element rynku i systemu, nie tylko „dodatek” do PV i wiatru – rosną role arbitrażu cenowego, usług regulacyjnych i elastyczności sieci, zarządzania przeciążeniami.
• Cyfryzacja i automatyzacja – zaawansowane sterowanie, prognozowanie oparte na AI, dynamiczne ofertowanie np. na Towarowej Giełdzie Energii i usług systemowych.
• Integracja sektorowa – łączenie OZE, BESS, ciepłownictwa, elektromobilności,  przemysłu i mikro-sieci w ekosystemy lokalne (non‑wire alternatives, czyli odraczanie dużych nakładów finansowych na rozwój sieci  przesyłowej i dystrybucyjnej).

W jaki sposób zmienność zwiększającej się produkcji z OZE zmienia wymagania wobec technologii konwersji mocy i systemów stabilizacji sieci?

Zmienność OZE przenosi odpowiedzialność za stabilność z „inercji  mechanicznej” wirujących  mas generatorów synchronicznych na „inercje wirtualną” i sterowalność mocy. To powoduje, że od przekształtników oczekuje się:

• Szybkiej i precyzyjnej regulacji (w czasie od milisekund do sekund): mocy czynnej i biernej,  wsparcie częstotliwości  i syntetycznej bezwładności.
• Zgodności z kodami sieci w wielu krajach połączonych do jednej europejskiej sieci elektroenergetycznych).
• Grid‑formingu (już nie tylko grid‑following): zdolność do kształtowania napięcia i częstotliwości, pracy w trybie wyspowym na wydzieloną część sieci. Jest to niezbędna funkcja do wykonania Black‑start systemu.
• Zaawansowanej diagnostyki i cyberbezpieczeństwo, bo urządzenia są stale podłączone do systemów IT i rynków.

Jakie modele biznesowe – w skali lokalnej, przemysłowej i systemowej – będą kluczowe dla masowego wdrażania magazynów energii w najbliższych latach?

Coraz częściej występujące  „Nierynkowe predysponowanie mocy” ze źródeł wytwórczych typu PV i farmy wiatrowe będzie skłaniało właścicieli tych aktywów do zainstalowania bateryjnych magazynów energii.

Dla masowego wdrażania bateryjnych magazynów energii kluczowe mogą być poniższe modele biznesowe z zależności od obszaru który rozważamy.

• Lokalne: non‑wire alternatives , czyli odraczanie rozbudowy sieci wynikające z rosnącego zapotrzebowania na energie w danym obszarze , lokalne bilansowanie klastrów, prosumenckie peak‑shaving i autokonsumpcja,  kontrakty z DSO na zarządzanie przeciążeniami.
• Przemysł: redukcja mocy zamówionej i opłat szczytowych, arbitraż i hedging cenowy, jakości zasilania, kompensacja mocy biernej, rezerwowe zasilanie procesów krytycznych, Agregacja do Wirtualnej Elektrowni (VPP – Virtual Power Plant) czyli łączenie wielu rozproszonych źródeł wytwórczych, magazynów energii oraz elastycznych odbiorników w jedną, zoptymalizowaną całość, zarządzaną przez zaawansowane oprogramowanie. Dzięki takiemu rozwiązaniu, małe, indywidualne jednostki mogą wspólnie działać jak konwencjonalna elektrownia, oferując usługi systemowe na rynku energii oraz mogą dodatkowych przychodów z usług systemowych.
• Systemowe: BESS przy farmach PV i wiatrowych umożliwi m.in. arbitraż cenowy, stabilizacje napięcia i częstotliwości oraz Black‑start.

Kluczowe będą kontrakty długoterminowe na usługi elastyczności oraz integracja z Dynamic Line Rating i rynkiem mocy.

Gdzie w ekosystemie magazynów energii – od ogniw po oprogramowanie rynkowe – pozycjonuje się Danfoss i jaką unikalną wartość wnosi do projektów BESS?

Danfoss koncentruje się na rozwoju przekształtników mocy i przykłada największą uwagę na bardzo wysoką sprawność, niezawodność i zgodność z kodeksami sieciowymi swoich produktów. W tym celu stosuje m.in. konstrukcje modułowe i zaawansowane chłodzenie cieczą i możliwość wykorzystania tego ciepła odpadowego. Takie podejście zwiększa gęstości mocy urządzeń i wydłużenie życia komponentów. Poza rozwiązaniami do bateryjnym magazynów energii Danfoss ma rozwiązania dla magazynów ciepła i chłodu, które również stanowią ważny elementy systemów energetycznych.

Jak kompetencje Danfoss w zakresie napędów elektrycznych i przekształtników mocy przekładają się na ofertę dla sektora magazynowania energii?

Danfoss w 1968 r. jako pierwszy na świecie rozpoczął masową produkcję przetwornic częstotliwość do bezstopniowej regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych. Teraz większość silników elektrycznych jest sterowana przetwornicami w celu zwiększenia efektywności energetycznej procesów technologicznych. Wiele dekad doświadczeń Danfoss w energoelektronice i projektowaniu urządzeń dla przemysłu dla pracy w bardzo trudnych warunkach środowiskowych procentują w tworzeniu zoptymalizowanych rozwiązań dedykowanych dla bateryjnych magazynów energii. Dwukierunkowe inwertery DC/AC i DC/DC o wysokiej sprawności w szerokim zakresie obciążeń, niski poziom odkształceń wprowadzanych do sieci THD to znak rozpoznawczy Danfoss.

Opcjonalność wielu protokołów komunikacji takich jak m.in. Modbus TCP, Profinet, EtherCAT, Etheret IP ułatwia integrację z nadrzędnymi systemami sterowania.   Funkcjonalność Grid-Following i Grid‑forming umożliwia Integracja wielosegmentowa z  PV‑BESS, wiatr‑BESS, e‑mobility, mikro‑ i makrosieci i rozwiąząń dla przemysłu (behind‑the‑meter).

Jak inwestorzy i użytkownicy powinni rozumieć cyberbezpieczeństwo w magazynach energii?

Cyberbezpieczeństwo w BESS nie może być traktowany jako „dodatek IT”, lecz podstawowo cecha bezpieczeństwa operacyjnego. Powinno obejmować poniższe aspekty:

• Zarządzanie ryzykiem na poziomie systemu operacyjnego i informatycznego, segmentacja, kontrola dostępu, monitoring , rejestrowanie i analiza incydentów.
• Podnoszenia bezpieczeństwa IT poprzez eliminację zbędnych usług, portów i aplikacji, wdrażaniu silnych polityk haseł, stosowaniu zasady najmniejszych uprawnień oraz regularnym udoskonalania systemu.
• Zgodność ze standardami (IEC 62443, ISO/IEC 27001, wymogi NIS2), a dla połączeń z operatorami musi być zapewniona zgodność z wymaganiami lokalnych OSD.
• Cybersecurity‑by‑design – kryptografia na poziome sprzętowym, brak ukrytych modułów GSM/Internetowych do których ma niekontrowany dostęp producent urządzeń (inwertery . baterie itp.) , ewentualne aktualizacje oprogramowania wyłącznie za zgodą właściciela i operatora magazynu energii
• Dyspozycyjność i ciągłość działania – redundancja, zaplanowane tryby awaryjne i szybki powrót do pracy po ewentualnej usterce.

Jak rozwiązania Danfoss mogą wspierać integrację magazynów energii w sieciach nN/SN oraz odraczać modernizacje infrastruktury (non‑wire alternatives)?

Dwukierunkowe inwertery Danfoss wspierają integrację magazynów energii w sieciach nN/SN oraz odraczają modernizacje infrastruktury (non‑wire alternatives) poprzez szereg zaimplementowanych w nich funkcjonalnościtakich jak:

• Dynamiczne sterowanie mocą czynną i bierną, umożliwiają lokalne wsparcie napięcia i częstotliwości, stabilizację pracy sieci. Dzięki temu magazyn działa jak elastyczny regulator, zmniejszając przeciążenia transformatorów i linii — co pozwala odsunąć inwestycje w tradycyjne wzmocnienia infrastruktury sieciowej. Mniejsza liczba przekroczeń parametrów sieci i możliwość przyłączania większej liczby źródeł OZE bez fizycznej rozbudowy sieci.
• Szybkie profile odpowiedzi (w czasie od milisekund do sekund)  tłumią wahania generacji PV i wiatru, zapewniając szybkie wsparcie częstotliwości i napięcia, stabilizacje lokalnych wysp/klastrów  energetycznych. Peak‑shaving na poziomie stacji SN/nN i tworzenie lokalnych rezerw mocy,
• Przełączenie się z trybu pracy Grid-following na tryb Grid-forming i  łatwy powrót do pracy w trybie Grid-following

Dobrym przykładem tego może być system 13,64 MVA zrealizowany przez partnera Danfoss we Włoszech. Instalacja Terna Fast Reserve,  gdzie inwertery Danfoss zapewniają ultraszybką rezerwę, tzn. w czasie poniżej 200 ms system przechodzi z trybu ładowania pełną mocą -12,6MW do rozładowania pełna mocą +12,6MW), [linkedin.com]

Nad jakimi innowacjami dla technologii magazynów energii pracuje dział R&D Danfoss?

Aktulanie nasze działania koncentrujemy na :

• Grid‑forming nowej generacji (szybsze pętle sterowania, stabilizacja pracy  słabych sieci, Black‑start i synchronizacja wysp) , żeby był spójny z nadchodzącymi wymogami NC RfG 2.0
• Zastosowanie półprzewodników mocy nowej generacji takich jak MOSFET SiC oparty na Węgliku kremu, który umożliwia większą częstotliwość kluczowania przy niższych strach ciepła, zmniejszenie gabarytów i start na filtrach LC lub LCL przez co uzyskujemy zmniejszenie  masy i większą gęstości mocy w danej objętości urządzenia.
• Termika i odzysk ciepła – jeszcze efektywniejsze układy chłodzenia cieczą i powietrzem oraz integracja z systemami HVAC.
• Diagnostyka predykcyjna – analiza warunków pracy przekształtnika, modele starzeniowe, planowanie przeglądów i łatwiejszy serwis,  
• Cybersecurity‑by‑design – kryptografia na poziome sprzętowym dla spełnienia standardów IEC 62443,

Jakiej zmiany legislacyjnej, rynkowej lub mentalnej najbardziej brakuje w Polsce, aby szybciej uwolnić potencjał magazynów energii?

Wskazałbym cztery obszary:

1. Ramowe uznanie elastyczności jako usługi – przejrzyste, skalowalne mechanizmy wynagradzania usług elastyczności na poziomie DSO (lokalne rynki elastyczności, standardowe produkty, dłuższe kontrakty).
2. Proste i przewidywalne procedury przyłączenia – jasne procedury i wytyczne dla BESS, ujednolicenie wymogów technicznych dla wszystkich DSO w kraju.
3. Zmiana mentalność inwestorów i DSO: „BESS to nie koszt, a aktywo‑usługa” – akceptacja, że magazyn może jednocześnie wspierać sieć, obniżać koszty przedsiębiorstwa i zarabiać na rynku świadcząc wiele usług.
4. Określenie wymagań dla przejścia z trybu pracy grid-following na grid -forming i z powrotem. Może to zapewnić nowy standard stabilizacji w systemie zdominowanym przez elektronikę mocy w OZE  i ciągłość zasłania wielu obiektów jednak w sposób bezpieczny dla pracy i obsługi sieci. Określenie tego w wymogach NC RfG 2.0 ) i raporcie  techniczny Phase II, który przygotowuje obowiązek funkcji grid‑forming dla nowych instalacji powyżej 1 MW  i wdrożenie tych wymagań w kraju.