Przechodzenie na niskoemisyjny system energetyczny nie jest możliwe bez stabilnych i elastycznych aktywów, umożliwiających synchronizację między odnawialnymi źródłami energii o zmiennej wydajności i zużyciem energii. Magazynowanie energii ma pierwszorzędne znaczenie dla zapewnienia elastyczności usług na wszystkich poziomach sieci elektroenergetycznej, wspomagając bardziej efektywne funkcjonowanie sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Magazynowanie może ponadto zapewnić wspomaganie w stanach awaryjnych obniżając ilość energii niedostarczonej do odbiorców.
Magazynowanie energii umożliwia nam oddzielenie wytwarzania energii od jej zużycia zarówno w sensie geograficznym jak w czasie. Może ono zatem zapewnić cenną elastyczność systemu w różnych skalach czasowych – od sekund i godzin do tygodni i miesięcy. Przez dostarczanie szerokiej gamy usług systemowych i pomocniczych, magazynowanie energii umożliwia szerszy zakres integracji energii ze źródeł odnawialnych o zmiennej wydajności. Elastyczność ta stanie się niezwykle istotna, gdy systemy elektroenergetyczne zostaną zdominowane przez zmienne odnawialne źródła energii, co oznacza że generacja nie będzie mogła być dostosowywana do (przewidywanego) zapotrzebowania. Jednak nawet w okresie transformacji, kiedy integrujemy z systemem coraz więcej odnawialnych źródeł energii, magazynowanie energii może być pomocne w bardziej bezpiecznej i efektywnej eksploatacji, przedłużając czas życia istniejących aktywów, np. infrastruktury sieci.
CZYTAJ TAKŻE: Systemy magazynowania energii: Wydajność i żywotność
Magazynowanie energii ma także duże znaczenie dla dekarbonizacji sektorów grzewczego, chłodzenia i transportu poprzez magazynowanie ciepła, technologię “power-to-gas” (wykorzystującą energię elektryczną do produkcji wodoru metodą elektrolizy, który następnie jest przetwarzany na metan) oraz urządzenia stacjonarne, które mogą wspomagać rozwijanie infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Na koniec, magazynowanie energii może wzmocnić pozycję konsumentów, aby mogli aktywnie uczestniczyć w rynku energii elektrycznej przez wytwarzanie, magazynowanie i sprzedaż energii odnawialnej.
Technologie magazynowania energii są niesłychanie zróżnicowane i oferują wiele wartościowych zastosowań na wszystkich poziomach sieci, co czyni je kluczowym elementem wspierania dekarbonizacji systemu energetycznego.
Termin “magazynowanie energii” odnosi się do zróżnicowanej grupy technologii działających w oparciu o odmienne zasady: mechaniczne (np. magazynowanie w elektrowni szczytowo-pompowej, wirujące zasobniki energii z kołem zamachowym, magazynowanie energii sprężonego powietrza), chemiczne (np. power-to-gas), elektrochemiczne (np. akumulatory) i elektryczne (np. superkondensatory). Niektóre z nich (jak koła zamachowe lub superkondensatory) zapewniają szybką odpowiedź dla celów krótkoterminowego bilansowania mocy, podczas gdy inne zapewniają magazynowanie w dłuższych okresach czasu, w skali godzin, dni lub nawet pór roku, na przykład elektrownie szczytowo-pompowe lub magazynowanie wodoru. Każda z tych technologii jest w szczególny sposób dostosowana do konkretnego zbioru zastosowań. Różne technologie magazynowania można łączyć ze sobą tworząc system hybrydowy, który będzie przewyższał sumę swoich części składowych.
Ilustracja 1 – Pierwszy w Europie całkowicie litowo-jonowy, komercyjny system magazynowania energii (ESS) współdziałający z farmą wiatrową na Wyspach Owczych. Skonteneryzowane rozwiązanie o mocy 2,3 MW wspomaga utrzymanie stabilności sieci, dzięki czemu mieszkańcy wysp mogą w pełni wykorzystywać potencjał 12 MW potencjał farmy wiatrowej Húsahagi. Źródło: SEV
Rola magazynowania energii w dekarbonizacji sektorów grzejnictwa, chłodzenia i transportu
Energia elektryczna jest najbardziej efektywnym sektorem pod względem integracji OZE. W roku 2015 ponad 29% energii elektrycznej w Europie zostało wyprodukowanej z odnawialnych źródeł energii, a celem jest osiągnięcie poziomu 45-50% w roku 2030.
Magazynowanie energii umożliwia powiązanie sektora elektroenergetycznego z sektorami grzejnictwa i chłodzenia, jak również transportu. W przybliżeniu 85% zapotrzebowania na ciepło jest pokrywane energią pochodzącą z paliw kopalnych, elektryfikacja ogrzewania jest zatem bardzo efektywnym sposobem dekarbonizacji sektora grzejnictwa. Co więcej, magazynowanie energii cieplnej ma ogromny potencjał zapewnienia elastyczności systemu elektroenergetycznego, szczególnie w dłuższej skali czasu. W sektorze transportu 94% zapotrzebowania na energię pokrywają paliwa kopalne.
Magazynowanie energii może wspomagać wprowadzanie struktury ładowania pojazdów elektrycznych, gdyż umożliwia wygładzenie szczytów i dolin zapotrzebowania. Natomiast długoterminowo, magazynowanie w technologii “power-to-gas” ma kluczowe znaczenie dla rozwoju czystych pojazdów zasilanych wodorem.
ZOBACZ TAKŻE: Magazynowanie energii: Struktura rynku i zachęty regulacyjne
Główne wyzwania dla przemysłu magazynowania energii w Europie
Magazynowania energii jest stosunkowo nowym podmiotem w systemie elektroenergetycznym i największym wyzwaniem jest niepewność roli magazynowania w systemie, gdyż w niektórych państwach członkowskich UE jest ono traktowane jako wytwarzanie lub zużycie, zależnie od trybu działania.
Prowadzi to w niektórych państwach członkowskich do podwójnego obciążania urządzeń magazynowania energii należnościami i opłatami sieciowymi. Do dzisiaj także nie zdecydowano czy instalacje magazynowania energii mają stanowić własność operatorów systemów przesyłowych (OSP) i dystrybucyjnych (OSD) i być przez nich użytkowane dla celów eksploatacji sieci (w przypadku wszelkich usług rynkowych własność urządzeń magazynowania lub zarządzanie nimi ze strony systemu są wykluczone).
Ponadto, brak zamówień rynkowych i długoterminowych umów na usługi systemowe pogarsza bezpieczeństwo inwestycji w sektorze magazynowania energii. Z punktu widzenia badań i innowacji istnieje potrzeba rozwijania nowych usług i zastosowań magazynowania energii oraz badania sposobów łączenia i czerpania korzyści finansowych z tych usług.
Ilustracja 2. Elektrownia szczytowo-pompowa Frades II w północnozachodniej Portugalii. Źródło: Technology Group Voith
Konieczna ewolucja ram regulacyjnych i struktury rynku
Ramy regulacyjne Unii Europejskiej powinny lepiej definiować magazynowanie energii oraz muszą pozwalać na to, aby interfejsy międzysektorowe, w których wielkością “wejściową” jest energia elektryczna, a wielkościami “wyjściowymi” są ciepło, gaz lub paliwo, były traktowane jako magazynowanie energii. Definicja powinna uwzględniać wszystkie rodzaje i zastosowania magazynowania, jak np. elektrownie szczytowo pompowe lub akumulatory, a także umożliwiać rozwój nowych technologii.
Niezbędna jest przejrzystość zasad, na podstawie których magazynowanie energii może mieć dostęp do rynków, w szczególności niemożność posiadania i eksploatacji urządzeń magazynowania energii przez operatorów systemów przesyłowych (OSP) i dystrybucyjnych (OSD).
Wyeliminowanie podwójnego naliczania nieuzasadnionych opłat i podatków pomoże stworzyć dla magazynowania energii równe warunki konkurencji z innymi opcjami elastyczności w ramach systemów handlu uprawnieniami do emisji i umożliwi oferowanie opcji bilansowania na rynku.
We wszystkich państwach członkowskich Unii Europejskiej usługi systemowe nie są zamawiane na warunkach rynkowych, co generuje wyższe koszty dla odbiorców i dyskryminuje technologie, które nie mają zezwolenia na świadczenia tego rodzaju usług, nawet gdyby usługi te były dostarczane taniej i z większą dokładnością. Istotne jest zatem zapewnienie, aby zamówienia na wszystkie usługi systemowe i pomocnicze były realizowane na zasadach rynkowych, w oparciu o analizę kosztów i korzyści.
Magazynowanie energii powinno zostać uznane za czwarty element systemu elektroenergetycznego – obok generacji, transportu (tj. przesyłu i dystrybucji) oraz zużycia. Mogło by to zapobiec klasyfikowaniu magazynowania jako generacji albo zużycia – lub jako obydwu tych opcji. Mogło by także wyeliminować wszelkie niejednoznaczności powodowane przestarzałą strukturą rynku, wynikającą ze scentralizowanego systemu elektroenergetycznego, w której wszystko było dopasowywane do jednej z trzech kategorii. Umożliwiłoby także stworzenie klarownych ram, odpowiednich dla magazynowania energii.
Wprowadzenie właściwych ram regulacyjnych i struktury rynku jest sprawą pilną, bez czego nie uda się wdrożyć magazynowania energii niezbędnego do ekonomicznie opłacalnej integracji odnawialnych źródeł energii z systemem.
CZYTAJ WIĘCEJ ARTYKUŁÓW Z DZIAŁU MAGAZYNOWANIE ENERGII
