Magazyny energii: od ciekawostki do konieczności

Zdjęcie: Fot. Depositphotos

Wzrost zainteresowania magazynami energii to efekt kilku nakładających się trendów:

- rosnącej zmienności cen energii – co zwiększa opłacalność arbitrażu cenowego,

- wprowadzenia opłaty mocowej – którą można ograniczyć dzięki time-shiftingowi,

- rozwoju rynku usług systemowych – w tym programów DSR i rynku bilansującego,

- spadku cen baterii litowo-jonowych – które w ciągu dekady potaniały o ponad 80%.

Wg ekspertów Międzynarodowej Organizacji Energii Odnawialnej magazynowanie energii już nie jest opcją – jest kluczowym elementem systemu pozwalając na większą elastyczność i odporność.

Technologia: serce magazynu energii

Choć na rynku funkcjonuje wiele technologii magazynowania – od sprężonego powietrza po magazyny cieplne – to w zastosowaniach przemysłowych i komunalnych dominują dziś systemy bateryjne, przede wszystkim oparte na ogniwach litowo-jonowych.

Najczęściej stosowaną odmianą są baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO₄, LFP). Ich przewaga nad innymi typami wynika z kilku czynników:

- zapewniają wysokie bezpieczeństwo termiczne co jest najważniejsze w instalacjach bez stałego nadzoru,

- mają długą żywotność – choćby do 10000 cykli przy głębokim rozładowaniu,

- jednostkowo kosztują mniej, w przeliczeniu na cały cykl życia.

W praktyce oznacza to, iż dobrze zaprojektowany magazyn LFP może pracować przez ponad 15 lat, przy zachowaniu 80% pojemności znamionowej.

BMS i przekształtniki – niewidoczni bohaterowie

O jakości i niezawodności magazynu decydują jednak nie tylko same ogniwa, ale też systemy zarządzania i konwersji energii. Kluczową rolę odgrywają tu dwa elementy. Po pierwsze BMS (Battery Management System), który odpowiada za balansowanie ogniw, kontrolę temperatury i rejestrowanie historii pracy. W zależności od kondycji i warunków pracy baterii ogranicza maksymalny dopuszczalny prąd ładowania/rozładowania baterii, zabezpieczając ją przed przegrzaniem.

Po drugie jest to przekształtnik AC/DC umożliwiający dwukierunkowy przepływ energii między siecią a baterią. Moc przekształtnika określa moc z jaką magazyn może pobierać energię z sieci lub oddawać ją do sieci. Bardzo istotnym aspektem pracy magazynu jest jakość energii wymienianej przez magazyn z siecią, na co główny wpływ ma właśnie przekształtnik i jego parametry.

Magazyn energii jako narzędzie biznesowe

W zależności od konfiguracji i sposobu integracji z siecią, magazyn energii może pełnić różne funkcje – od prostego bufora dla instalacji PV po aktywnego uczestnika rynku mocy i usług systemowych.

Jedną z mocno osadzonych na międzynarodowym rynku firm jest Apator, notowany na Giełdzie Papierów Wartościowych w Warszawie. Spółka oferuje kompleksowe podejście do magazynowania energii – od projektu, przez wykonanie, po integrację z istniejącą infrastrukturą energetyczną. W praktyce oznacza to, iż klient otrzymuje nie tylko magazyn, ale cały system zoptymalizowany pod kątem kosztów, efektywności i możliwości rozwoju. W katalogu Apatora znajdują się trzy główne modele magazynów, dostosowane do różnych potrzeb i strategii energetycznych danego przedsiębiorstwa:

- Magazyny wolnostojące pozwalające na korzystanie z arbitrażu cenowego

Magazyn ładowany w godzinach niskich cen (np. nocą lub przy nadprodukcji z OZE) i rozładowywany w szczycie, pozwala generować zysk z różnicy cen.

- Magazyny zintegrowane z OZE – więcej z tej samej farmy

W przypadku farm PV lub wiatrowych, magazyn pozwala na tzw. time-shifting – przesuwanie momentu oddawania energii do sieci. Dzięki temu można znacząco obniżyć opłatę mocową (nawet do 17% wartości nominalnej), a także zwiększyć udział w rynku bilansującym. Wielkość redukcji opłaty mocowej zależy od wielu zmiennych: mocy farmy, pojemności magazynu, profilu konsumpcji , a także efektywności systemu zarządzania energią. System ten (Energy Management System – EMS np. EKTIN) umożliwia prognozowanie produkcji i optymalizację ładowania, co przekłada się na realne oszczędności.

- Magazyny dla autokonsumpcji – bezpieczeństwo i niezależność

To rozwiązanie dla odbiorców, którzy chcą maksymalizować zużycie własnej energii i uniezależnić się od wahań cen czy przerw w dostawach. Magazyn energii może ograniczyć moc umowną, zmniejszyć opłaty mocowe i pozwala na pracę wyspową w razie blackoutu. Takie systemy mogą się sprawdzić np. w szpitalach, gdzie ciągłość zasilania to kwestia bezpieczeństwa pacjentów.

Dobre praktyki: magazyn energii w Ochotnicy Dolnej

Jednym z ciekawszych przykładów wdrożenia przemysłowego magazynu energii w Polsce jest instalacja w gminie Ochotnica Dolna – efekt współpracy Tauron Dystrybucja, Apator SA oraz Akademii Górniczo-Hutniczej.

Ochotnica Dolna to teren o dużym nasyceniu jednofazowych instalacji fotowoltaicznych, które – przy braku lokalnej konsumpcji – powodowały wzrost napięcia i wyłączenia falowników prosumenckich. W efekcie inwestycje w OZE stawały się mniej opłacalne, a lokalna sieć – coraz bardziej niestabilna.

Zainstalowany magazyn energii, wyposażony w autorski system zarządzania energią (EMS) i dedykowany przekształnik pozwala na:

- lokalne stabilizowanie napięcia – poprzez ładowanie tylko z faz o przekroczonym napięciu,

- redukcję asymetrii napięć – co poprawia jakość zasilania w całej gminie,

- zwiększenie autokonsumpcji energii z OZE – bez konieczności rozbudowy sieci.

Przykład instalacji z Ochotnicy Dolnej pokazuje jak magazyn energii może pełnić funkcję nie tylko bufora, ale też aktywnego stabilizatora sieci niskiego napięcia – szczególnie w gminach z dużym udziałem prosumentów. Dla prosumentów jest to również związane z korzyściami: mogą zwiększać swoją produkcję z OZE.

Magazyny energii wchodzą do mainstreamu

Magazynowanie energii to nie modny trend, ale konieczność. Oczywiście każde podejście do analizy inwestycji w magazyn energii powinno uwzględniać specyfikę jego wykorzystania oraz wziąć poprawkę na niepewność regulacyjną. Natomiast z pewnością można stwierdzić, iż Polska energetyka nie zrealizuje swoich ambicji klimatycznych bez inwestycji w magazyny energii.

To one są pomostem między niestabilną produkcją OZE a stabilnym odbiorem energii. Dobrze zaprojektowany magazyn to nie tylko technologia – to także wybór pewnej filozofii działania, strategia. Pozwala nie tylko obniżyć rachunki, ale także zyskać realną niezależność energetyczną.

Dowiedz się więcej o magazynach energii i poznaj ofertę dla swojej firmy