Szybkość rozwoju i możliwości wielkoskalowych magazynów energii ukazują ich istotne znaczenie dla procesu globalnej transformacji energetycznej. Instalacje te umożliwiają ciągłość zasilania, wyrównując nieprzewidywalną i nieregularną pracę źródeł odnawialnych.
Magazynowanie energii stało się w ostatnich latach jednym z najistotniejszych obszarów transformacji energetycznej. Istota działania XX-wiecznej elektroenergetyki sprowadzała się do dostosowania bieżącej generacji do ilości zużywanej w danej chwili energii, co nie było trudne w przypadku, gdy większość wytwarzania zapewniały elektrownie cieplne opalane węglem, ropą naftową czy gazem ziemnym. Obecnie, w XXI w., magazynowanie wielkich ilości energii elektrycznej zaczyna być obecne na wszystkich etapach łańcucha jej wytwarzania, przesyłu, dystrybucji i wykorzystywania [3]. Uważane błędnie za nowość, magazynowanie energii pojawiło się w elektroenergetyce już u jej zarania. Pierwsze stałoprądowe systemy Edisona w końcu XIX w. wyposażone były w prądnice pracujące równolegle z bateriami akumulatorów. W kolejnym stuleciu szeroko wprowadzono elektrownie szczytowo-pompowe magazynujące energię podczas zmniejszonego zapotrzebowania (głównie w godzinach nocnych) i oddające ją do sieci podczas szczytów zapotrzebowania: porannego i wieczornego.
Idea współpracy magazynów energii z systemem elektroenergetycznym (krajowym, lokalnym, przemysłowym, wyspowym) polega na odbieraniu i magazynowaniu energii ze źródeł (przede wszystkim odnawialnych) w okresach, gdy wytwarzają one nadwyżkę mocy, której nie są w stanie zużyć pracujące w systemie odbiorniki energii, i oddawaniu mocy wtedy, gdy występuje jej deficyt wynikający np. ze słabego wiatru bądź silnego zachmurzenia.
Magazyn energii na bazie akumulatorów wanadowych o mocy 17 MW i pojemności 52 MWh, ukończony w kwietniu 2022 r. przez japońską firmę Sumitomo Electric dla spółki energetycznej Hokkaido Electric Power Co. Inc. (HEPCO). Fot. ilustracja prasowa Sumitomo Electric
>>> Magazyny energii w systemie elektroenergetycznym
>>> PGE zbuduje największy magazyn energii w Europie
>>> Rynek fotowoltaiki w Polsce 2022. RAPORT
Wielkoskalowe magazynowanie energii jest domeną energetyki zawodowej. W generacji magazyny energii umożliwiają ciągłość zasilania, wyrównując nieprzewidywalną i nieregularną pracę źródeł odnawialnych, takich jak panele fotowoltaiczne czy turbiny wiatrowe, oraz pomagają poradzić sobie ze sprostaniem szczytowi zapotrzebowania. W systemie przesyłowym magazynowanie energii pozwala na bardziej elastyczną pracę, co umożliwia odroczenie inwestycji związanych ze zwiększaniem przepustowości linii wysokich napięć i zmniejszenie ich bieżących obciążeń prądowych. Podobnie w obszarze dystrybucji magazyny energii odciążają sieć średnich napięć, zapewniają zapasowe źródła zasilania na wypadek awarii i wspierają pracę mikrosieci. Praktycznie wszędzie w systemie elektroenergetycznym magazyny energii umożliwiają również kompensację wahań napięcia i stabilizację częstotliwości napięcia przemiennego.
Wiodącymi krajami w dziedzinie zastosowania wielkoskalowych magazynów w energetyce zawodowej są obecnie Stany Zjednoczone, Wielka Brytania i Australia. Zbudowano tam magazyny o łącznej mocy przekraczającej 6,5 GW.
W dalszej części artykułu:
Rodzaje magazynów energii
Magazyny skroplonego powietrza, czyli technologia LAES
Magazyny z akumulatorami wanadowymi
Technologie power-to-gaz
Cały artykuł dostępny jest w numerze 10/2023 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr inż. Jacek Nowicki
sekretarz generalny
Stowarzyszenie Elektryków Polskich
Literatura
1. T. Chmielniak, Technologie energetyczne, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.
2. https://e-magazyny.pl/magazyny-energii/baterie-przeplywowe/ (dostęp: 23.02.2023 r.).
3. J. Nowicki, Magazynowanie energii – czas nowych idei, „Wiadomości Elektrotechniczne” nr 1/2023.
4. J. Nowicki, Wstęp do energetyki wodorowej, Materiały XXII Sympozjum Oddziału Poznańskiego Stowarzyszenia Elektryków Polskich „Sieci i instalacje”, Poznań, 20–21 listopada 2019 r.
