Jak działają systemy magazynowania energii?

Zastanawiałeś się kiedyś, jak systemy magazynowania energii wpływają na nasze codzienne życie i środowisko? W obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną oraz konieczności redukcji emisji CO2, te systemy stają się kluczowym elementem nowoczesnych sieci elektroenergetycznych. Przyjrzyjmy się, jak one działają i jakie korzyści przynoszą.

Systemy magazynowania energii, zwane też BESS (bateryjne systemy magazynowania energii), to technologie, które pozwalają przechowywać energię elektryczną w różnych formach. Głównie wykorzystują akumulatory. Dzięki nim możemy gromadzić energię w okresach niskiego zapotrzebowania. Uwalniamy ją wtedy, gdy jest bardziej potrzebna. To naprawdę ważne dla stabilności sieci elektroenergetycznych. Jest to szczególnie istotne z uwagi na rosnący udział odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak energia słoneczna i wiatrowa.

Według raportów Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), do 2030 roku globalna pojemność baterii może wzrosnąć nawet dziesięciokrotnie w porównaniu do poziomów z 2020 roku. To ogromny krok naprzód!

1. Zbieranie energii:

1. Systemy gromadzą nadwyżki energetyczne z różnych źródeł odnawialnych.

1. Na przykład projekt Spitalhöfe w Niemczech pokazuje efektywne wykorzystanie farm fotowoltaicznych o mocy 7,5 MWp współpracujących z magazynem o mocy 3 MW i pojemności 4 MWh.

1. Działa to jak termostat – maksymalizuje dostępność mocy słonecznej i minimalizuje straty związane z przesyłem prądu.

2. Przechowywanie energii:

1. Gromadzona energia przechowywana jest głównie w akumulatorach litowo-jonowych.

1. Akumulatory te charakteryzują się wysoką wydajnością oraz długowiecznością – mogą działać przez ponad 10 lat przy zachowaniu około 80% pierwotnej pojemności.

1. Pełne naładowanie akumulatora o pojemności 1 MWh zajmuje zazwyczaj od jednej do trzech godzin.

3. Uwalnianie zgromadzonej energii:

1. Kiedy zapotrzebowanie wzrasta – np. wieczorem lub podczas intensywnego użytkowania sprzętu elektrycznego – zgromadzona energia trafia do sieci elektroenergetycznej.

1. Dzięki temu wspieramy gospodarstwa domowe oraz przemysł i stabilizujemy całą sieć energetyczną.

4. Zarządzanie popytem i podażą:

1. BESS równoważą różnice między podażą a popytem na energię dzięki inteligentnym systemom zarządzania opartym na algorytmach sztucznej inteligencji (AI).

1. Te zaawansowane rozwiązania analizują dane dotyczące zużycia oraz prognoz pogody.

1. Umożliwia to lepsze planowanie operacyjne oraz oszczędności finansowe.

Dzięki szybkiej reakcji na zmiany popytu i podaży BESS znacząco poprawiają stabilność infrastruktury energetycznej. W miarę rosnącego udziału OZE staje się to coraz bardziej istotne dla zapewnienia ciągłości dostaw prądu. Badania IEA wskazują, że aż 70% krajów członkowskich dostrzega problemy ze stabilnością sieci jako jedno z największych wyzwań związanych z integracją OZE.

Wielkoskalowe systemy magazynowania zmniejszają potrzebę kosztownej rozbudowy infrastruktury przesyłowej poprzez lepsze wykorzystanie istniejących zasobów. Inwestycje w BESS mogą obniżyć koszty operacyjne operatorów sieci o nawet 30%. Dodatkowo pozwala to uniknąć sytuacji kryzysowych związanych z brakiem wystarczających zasobów podczas szczytowego zapotrzebowania.

Gromadzenie własnych zasobów energetycznych daje Ci większą niezależność od centralnych dostawców prądu oraz możliwość korzystania z tańszej lub darmowej „zielonej” energii wyprodukowanej lokalnie. Przykłady pokazują, że gospodarstwa domowe wyposażone w małe instalacje BESS mogą zaoszczędzić średnio od 20% do nawet 50% swoich rachunków za prąd!

Inwestycje w nowe technologie takie jak akumulatory sodowo-jonowe otwierają drzwi do dalszego rozwoju sektora OZE oraz zmniejszenia zależności od paliw kopalnych. Dzięki temu można osiągnąć cele dotyczące zeroemisyjnego rozwoju gospodarki globalnie przewiduje się wzrost rynku technologicznych innowacji BESS o około $100 miliardów USD do roku 2030.

Bezpieczeństwo stanowi kluczowy aspekt projektowania nowoczesnych systemów magazynujących energie. Projekty takie jak Spitalhöfe wdrażają zaawansowane czujniki wykrywające zagrożenia (np.: dym czy wysokie temperatury). Każdy kontener wyposażony jest również w specjalistyczny sprzęt gaśniczy zdolny szybko neutralizować potencjalne zagrożenia chemiczne wynikające ze spalania materiału elektrolitu używanego w akumulatorach litowo-jonowych.

Projekt Spitalhöfe (Pfaffenweiler) to doskonały przykład zastosowania technologii BESS w praktyce. Farma fotowoltaiczna o mocy 7,5 MWp współpracuje tutaj z jednostką magazynu o mocy wynoszącej aż trzy megawatogodziny (MW) oraz pojemnością czterech megawatogodzin (MWh). Dzięki temu możliwe jest efektywne wykorzystanie dostępnego potencjału słonecznego zarówno dla lokalnego rynku pracy, jak również ekologicznej transformacji regionu Pfaffenweiler.

W kontekście globalnym rozwój takich projektów może posłużyć jako model dla innych krajów dążących do zwiększenia swojej niezależności energetycznej przy jednoczesnym zachowaniu zasad ochrony środowiska naturalnego.