Magazynowanie energii na dużą skalę

Człowiek w pogoni za ciągłością poczucia komfortu szuka najróżniejszych sposobów na utrzymanie dostaw energii zwłaszcza w sytuacjach kryzysowych. Dotyczy to tak dostaw pożywienia jak i prądu. Rozwiązaniem pierwszego stało się rolnictwo, a drugiego elektrownie szczytowo-pompowe. Do pewnego stopnia jest to dobre uzupełnienie farm fotowoltaicznych, które produkują energię tylko za dnia, więc wyprodukowana nadwyżka energii wykorzystywana jest do pompowania wody do górnego zbiornika. Gdy przychodzi noc spuszczana jest ona do dolnego zbiornika i tak poruszane turbiny produkują potrzebny prąd. Jednak takiego rozwiązania nie da się zastosować w miejscach bez dostępu do wody. 

W ostatnich latach firma Energy Vault stworzyła system, który może być użyty na pustyni, a jednocześnie jest tani i skalowalny. Rozwiązanie jest bardzo proste. Sześć dźwigów w momencie nadwyżki energii podnosi 35 tonowe bloki betonu i układa je w wieżę. Kiedy potrzeba energii opuszcza je korzystając z energii kinetycznej jaką daje grawitacja. Wydajność szczytowa tego betonowego magazynu energii to 5MW i 35MWh. 

Kiedy Elon Musk główny Inwestor w SolarCity (aktualnie Tesla) obiecał w 100 dni zbudować na australijskiej pustyni gigantyczny powerbank dla tamtejszej sieci energetycznej, lub zapłacić za całość, jeśli nie dotrzyma terminu, świat wstrzymał oddech. Miliarder znany ze swoich ekstrawaganckich projektów zmieścił się w czasie i tak w 2017 roku powstał pierwszy komercyjny i największy na świecie wówczas magazyn energii. Technologia wykorzystana do jego stworzenia to TESLA Powerpack. To wielki powerbank zbudowany został z modułów dających łącznie moc 100 MW i pojemność  129 MWh. 

Magazyn energii dla domu

Modułowa budowa zaproponowana przez firmę Tesla przyjęła się na rynku i od tamtej pory kolejne firmy zaczęły produkować przydomowe akumulatory. Wybór w obecnym czasie jest dość spory i pozwoli Ci dopasować specyfikację takiego magazynu do swoich potrzeb.

Podstawowe składniki i koszty dla instalacji bateryjnego magazynu energii to:

• Baterie z ogniw zawierających katodę, anodę, separator, elektrolit i metalową folię, z możliwym podłączeniem do systemu zarządzania budynkiem (BMS),
• Falowniki (zamieniające prąd stały w prąd przemienny),
• Instalacja (inżynieria, dostarczanie i zbudowanie),
• Pozostałe koszty.

Jeśli zastanawiasz się czy zainwestować w taki magazyn to warto pamiętać, że upowszechnianie się źródeł energii odnawialnej jest przyczyną przeciążania sieci energetycznych w całej Europie, a posiadanie takiego magazynu może być wybawieniem gdy sieć energetyczna okaże się niewydajna. 

Niemniej ważnym aspektem są poważne obawy dotyczące ekonomii i ochrony środowiska dlatego wśród działań UE znajdziemy inicjatywy projektowania są systemów i metod umożliwiające tworzenie dzielnic niskoenergetycznych, stanowiących lokalne wsparcie energetyczne. 

Program Mój Prąd 4.0

Wiceminister klimatu i środowiska Ireneusz Zyska ogłosił, że w przyszłym roku właściciele paneli fotowoltaicznych będą mogli liczyć na finansowanie magazynów energii w czwartej, przyszłorocznej edycji programu Mój Prąd. Tym samym będą mogli zostać prosumentami wspierającymi krajowy system energetyczny. 

 Dzisiaj, kiedy ten rynek już dojrzał, jest większa świadomość społeczna, musimy zbudować, w sposób zaplanowany, nowy system elektroenergetyczny o stabilnych fundamentach, który pozwoli na rozwój wszystkich branż odnawialnych źródeł energii w długofalowym horyzoncie czasu – tak uzasadniał plany rządowy pełnomocnik ds. OZE.

Jednocześnie wyjaśnił strategię dla polskiej gospodarki energią odnawialną:

– Odchodzimy od systemu opustów, ale proponujemy, aby prosumenci stanowili bardzo ważną część polskiego systemu elektroenergetycznego, aby byli aktywnymi uczestnikami rynku, aby uzyskiwali korzyści z korzystania z taryf dynamicznych i zmiany sprzedawcy energii w ciągu 24 godzin. To niesłychanie istotne ze względu na bezpieczeństwo systemu energetycznego, na elastyczność sieci energetycznych.

Przestrzegał jednak przed nieodpowiedzialnym postrzeganiem swojej roli w tym systemie:

– Nie możemy wytwarzać energii, nawet na poziomie prosumenckim, nie biorąc za to odpowiedzialności. Każdy, kto produkuje energię elektryczną, wprowadza ją do sieci, musi wiedzieć, że to nie jest zwykła działalność. Oddziałuje w ten sposób na system energetyczny.

Ireneusz Zyska zapewniał, że przez jeszcze okres 15 lat te osoby, które staną się prosumentami zachowają prawo do korzystania z rabatów jeśli tylko zrobią to przed wejściem w życie zmiany w rozliczaniu nadwyżek energii. Niebawem wsparcie finansowe dla instalacji fotowoltaicznych skończy się lub będzie mocno obniżone. W to miejsce pojawi się właśnie zachęta do inwestowania w magazyny energii. Wszystko po to by tak ustrukturyzować prosumenta, pod względem technicznym, aby przeszedł  świadomie do nowego systemu – podsumował Maciej Chorowski. 

Magazyn Energii – regulacje prawne

Pierwszego czerwca 2021 roku prezydent RP podpisał ustawę regulującą wykorzystanie technologii związanych z magazynowaniem energii elektrycznej przy wykorzystaniu magazynów energii.  Pojęcie magazynu energii jest wymienione w ustawie w kontekście urządzeń przeznaczonych do zeroemisyjnego przechowywania energii, które muszą być podłączone i zintegrowane z instalacją OZE. 

Jest także wspomniany jako urządzenie wspierające hybrydową instalację odnawialnego źródła energii.

Przez wielu regulacje te są długo oczekiwanym przełomem.

Cieszy zatem fakt, że przepisy te mogą pozwolić uniknąć nakładania nieuzasadnionych narzutów, gdy energia będzie zakupiona na własny użytek odbiorcy końcowego, co do tej pory nie było odpowiednio uregulowane. Naliczenie narzutów będzie dotyczyć jedynie energii elektrycznej przesłanej z tego magazynu oraz pobranej z sieci elektroenergetycznej. 

W ustawie znajdują się postanowienia dążące do wyeliminowanie podwójnego naliczania opłat sieciowych. 

Nowelizacja ta postanawia, że przedmiotem rozliczenia za usługi dystrybucji lub przesyłania energii elektrycznej w temacie opłat za energię elektryczną pobraną przez magazyn energii elektrycznej, jest różnica energii elektrycznej pobranej z sieci i wprowadzonej do sieci przez ten magazyn w konkretnym okresie rozliczeniowym.

Nowe regulacje Unii Europejskiej wywodzące się z Zielonego Ładu oraz rodzące się potrzeby rynkowe wskazują na potrzebę uzupełnienia przepisów o odpowiednie zapisy w zakresie wykorzystania magazynów energii przez prosumentów w tym zbiorowych i wirtualnych.

Komercyjne magazyny energii

Jeśli masz działalność gospodarczą polegającą na magazynowaniu energii elektrycznej i Twoje magazyny przekroczą próg 10 MW zainstalowanej mocy elektrycznej to konieczne będzie uzyskanie odrębnej koncesji. Uzyskanie takiej wydajności prawdopodobnie zajmie jeszcze trochę czasu. Dopiero wtedy mówienie o rozwoju mechanizmów rynkowych w sektorze magazynowania energii nabierze więcej sensu.

Dla magazynów o mocy elektrycznej od 50 kW do 10 MW stworzony został rejestr magazynów energii, prowadzonych przez operatorów sieci.

Dobrą wiadomością jest brak nałożenia wobec nich obowiązku sporządzania odrębnych taryf, prawdopodobnie przewidując, że takie rozwiązanie mogłoby zatrzymać powstanie jakichkolwiek mechanizmów rynkowych.

Na ten moment jedyną formą korzyści prawnej dla instalowania magazynów energii jest obniżona opłata za podłączenie  do sieci. Koszt ten określany jest na połowę rzeczywistych nakładów poniesionych na rzecz przyłączenia.

Przewidywany spadek cen

Globalna grupa konsultingowa Infolink na potrzeby zdefiniowania instalacji bateryjnego magazynu energii wyróżnia takie elementy jak:

1. Baterie złożone z ogniw zawierających katodę, anodę, separator, elektrolit i metalową folię,

2. Falowniki – nazwane w analizie (PCS) – Power Conversion System,

3. Instalacja (EPC) 

4. Inne koszty.

Według Infolink, procentowy udział w koszcie inwestycyjnym kształtuje się następująco: 

1. 50-60% | 2. 10-15% | 3. 15-25% | 4. 5-10%

Widać więc, jak bardzo przewidywany spadek kosztów inwestycji w magazyn energii oparty na bateriach jest w dużym stopniu uzależniony od kosztu baterii.

Analitycy Infolink stwierdzają, że to właśnie wysoki koszt baterii sprawiał, że inwestycje w magazyny energii były do tej pory sporadyczne.

Zaczęło się to zmieniać za sprawą rozwój rynku samochodów elektrycznych co doprowadziło do spadku kosztów baterii i technologii powiązanych. 

Infolink Group wskazuje, że rozwój technologii bateryjnych łatwo podzielić na dwa etapy. W pierwszym zanotowano dostrzegalny spadek kosztów i konsolidacji wśród producentów. Przewiduje się, że spowodowało to spadek średnich cen zestawów baterii z 1200 USD/kWh w roku 2010 do 150 USD/kWh w roku 2020.

Magazyny energii – ceny przyszłości

Drugi etap, ma zainicjować rosnąca konkurencja, co powinno przełożyć się na dalszy spadek cen baterii w obecnej dekadzie. Konsekwencją tego ma być spadek cen zestawów baterii do średnio 100 USD/kWh w roku 2025 oraz aż do 65 USD/kWh w roku 2030.

Specjaliści Infolink Group zauważają, że zestawy baterii bazujące na chemii NCM i NCA wciąż pozostają relatywnie drogie.

Za to zestawy baterii LFP są dostrzegalnie tańsze dzięki niższym kosztom materiałów. Tu warto wspomnieć, że Tesla zapowiedziała zastosowanie baterii bazujących na technologii LFP (rezygnując z baterii NCA – wydajniejszych, ale droższych) w swoich przemysłowych magazynach energii. 

Przewidywania Infolink Group wskazują na spadek cen magazynów energii budowanych na ogniwach NCM/NCA i LFP mogą spaść w nadchodzącym dziesięcioleciu do poziomu 150 USD/kWh.

Dla magazynów energii na bazie baterii NCM, ceny mają zejść z aktualnego poziomu około 315 USD/kWh do ok. 220 USD/kWh w roku 2025, a w roku 2030 do ok. 153 USD/kWh.

Wspomniane już baterie LFP, mają stanieć z obecnego pułapu ok. 277 USD/kWh do ok. 197 USD/kWh w 2025 roku, a nawet do około 145 USD/kWh w 2030 roku.