Tempo transformacji energetycznej, narzucone przez unijną legislację – Europejski Zielony Ład i wyrastający z niego pakiet Gotowi-na-55 – stanowi ogromne wyzwanie dla sektora energetycznego, który wciąż w znacznym stopniu opiera się na energetyce konwencjonalnej. Ambicje redukcji emisji, a w końcu osiągnięcia neutralności klimatycznej w roku 2050, wymagają drastycznie szybszego rozwoju energetyki opartej na odnawialnych źródłach energii. Oprócz wyzwań technicznych i infrastrukturalnych z tym związanych, jednym z głównych problemów wymagających zaadresowania będzie niestabilny profil produkcji energii z OZE. Według planu opracowanego przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. [1] rozwiązaniem jawiącym się jako najwłaściwsze jest znaczne rozwinięcie możliwości magazynowania energii, m.in. z racji jego roli jako czynnika poprawiającego bilansowanie mocy przy wzroście tej zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych oraz źródłach fotowoltaicznych (PV). Dzięki magazynom energię wyprodukowaną ze źródeł odnawialnych w okresach większej produkcji można zachować i wykorzystywać kiedy produkcja jest niska, np. z uwagi na słaby wiatr lub brak światła słonecznego. Do magazynowania energii wykorzystywane są jednak różne metody – elektrownie szczytowo-pompowe, technologie przemiany energii w gaz, paliwa płynne, ale też układy akumulacji energii cieplnej.
Oprócz bilansowania fluktuacji w podaży energii elektrycznej, magazyny energii pełnią takie funkcje jak ustabilizowanie parametrów technicznych sieci w systemie dystrybucyjnym, polepszenie jakości parametrów energii elektrycznej w energetyce rozproszonej, oddawanie zmagazynowanego ciepła w okresie wysokich kosztów jego produkcji, czy zaadresowanie zwiększającego się zapotrzebowania na energię elektryczna w miarę zwiększenia ilości aut elektrycznych i towarzyszącej temu rozbudowie infrastruktury ładowania pojazdów. Istotność magazynowania energii wzrosła również z powodu wojny na Ukrainie, i związanych z nią wyzwaniami dla bezpieczeństwa energetycznego, takimi jak np. ataki na strategicznie istotne elektrownie, skutkujące czasowym uniemożliwieniem produkcji energii elektrycznej.
Magazyny energii są przyszłością energetyki zeroemisyjnej, warunkiem sine qua non udanego przeprowadzenia zielonej transformacji, oraz ważnym aspektem zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego. PGE Polska Grupa Energetyczna przedstawiła Strategię do 2030 r., zgodnie z którą zamierza wybudować magazyny energii o łącznej mocy sięgającej co najmniej 800 MW [2], które zapewnią elastyczną pracę systemu elektroenergetycznego i zwiększą wykorzystanie mocy źródeł odnawialnych. Strategia ta została sformułowana zgodnie z Polityką Energetyczną Polski do 2040 r. i celami klimatycznymi UE. Agencja Rozwoju Energii podała, że na koniec marca 2021 r. moc zainstalowana OZE osiągnęła 13 068,8 MW i stanowi ponad 25,15% mocy zainstalowanej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) [3].
Elektrownie Szczytowo-Pompowe (ESP) jako magazyny energii
Magazyny energii w polskim systemie elektroenergetycznym są obecnie przede wszystkim elektrowniami szczytowo-pompowymi. Liderem w zakresie magazynowania energii jest Grupa PGE, która dysponuje 1500 MW mocy zainstalowanej w elektrowniach szczytowo-pompowych – największą z nich i zarazem największą w Polsce ESP jest Elektrownia Wodna Żarnowiec, która zdolna jest zgromadzić 3.6 GWh energii elektrycznej. Innymi dużymi ESP są Porąbka-Żar, Solina oraz Dychów, a Grupa PGE planuje budowę kolejnego magazynu w formie ESP – czyli ESP Młoty, która ma mieć cztery hydrozespoły o łącznej mocy 750 MW.
Budowę ESP Młoty rozpoczęto w roku 1972, jednak w roku 1982 prace wstrzymano. Teraz jednak, po przeprowadzeniu przez PGE analizy technicznej, opłacalności i zapotrzebowania, stwierdzono możliwość kontynuacji prac, i powołano grupę do opracowania projektu budowy, która szacowana jest na ok. 4 mld złotych. Dokończenie inwestycji było już rozważane przez władze samorządowe w drugiej dekadzie XXI wieku, w wyniku czego inwestycja ta została ujęta w Studium Uwarunkowań i Kierunków Zagospodarowania Przestrzennego (SUiKZP) miasta i gminy Bystrzyca Kłodzka z roku 2013 (zaktualizowanym w roku 2018 i zmienionym w 2020), Strategii Rozwoju Województwa Dolnośląskiego 2020, a także w Planie Zagospodarowania Przestrzennego Województwa Dolnośląskiego. Dodatkowo Grupa PGE zgłosiła projekt budowy ESP Młoty do puli projektów Terytorialnego Planu Sprawiedliwej Transformacji Regionu Turoszowskiego. Co więcej, w ramach powyższej inwestycji mają powstać dwa zbiorniki wodne, które dodatkowo pełniłyby funkcję przeciwpowodziową na terenie gminy Bystrzyca Kłodzka [4]. Będzie to najbardziej zaawansowany projekt budowy ESP w Polsce.
ESP Młoty ma zostać podłączona do lini elektroenergetycznej wysokiego napięcia (400 kV), co zwiększy bezpieczeństwo energetyczne regionu. Jej lokalizacja na południu kraju będzie kluczowa dla zachowania stabilności pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) w regionie, co jest szczególnie istotne biorąc pod uwagę sukcesywne wyłączanie z eksploatacji jednostek węglowych ulokowanych w tej części kraju, a także dynamiczny rozwój mocy OZE, które – jak już wspomniano – posiadają niestabilny profil produkcji energii z uwagi na zależność od warunków pogodowych.
Kolejnym projektem, innowacyjnym na skalę światową, jest budowa bateryjnego magazynu energii (BME) o mocy ok. 205 MW i pojemności minimum 820 MWh przy ESP Żarnowiec. Będzie to połączenie istniejącej ESP o mocy 716 MW z BME, łączące moce i pojemności obu instalacji. Dzięki takiemu hybrydowemu magazynowi energii, z dwoma technologiami magazynowania (mechaniczną i elektrochemiczną), system uzyska łączną moc ok. 921 MW i pojemność ponad 4,6 GWh, co zapewni zastępowalność energetyczną w przypadku awarii lub wyłączeń dużych bloków energetycznych klasy 900. Umożliwi to zasilenie KSE mocą szczytową przez co najmniej 4 godziny. Przedsięwzięcie to ma na celu m.in. zwiększenie elastyczności KSE, poprawę bezpieczeństwa energetycznego kraju, a w szczególności regionu północnego Polski, bilansowanie handlowe i techniczne elektrowni fotowoltaicznych, a także lądowych oraz morskich farm wiatrowych należących do Grupy PGE, zlokalizowanych w pobliżu stacji elektroenergetycznej Żarnowiec [5].
ESP Żarnowiec – zdjęcie własnością PGE Energetyka Odnawialna S.A. [6]
Ponadto inwestycja ma umożliwić tzw. blackstart – czyli proces przywracania do pracy (samostartu) elektrowni lub części sieci energetycznej po całkowitym lub częściowym wyłączeniu (blackout’cie) – zarówno KSE, ESP Żarnowiec, jak i farm wiatrowych Grupy PGE.
Oprócz tego, hybrydowy magazyn ma pozwolić na wdrożenie usług dla odbiorcy aktywnego, takich jak np. agregacja energii czy utworzenie lokalnego obszaru bilansowania. Inwestycja będzie miała również bardzo istotny aspekt środowiskowy – prognozowana jest redukcja emisji CO2 na poziomie ponad 0,6 mln tCO2 w 10 letnim okresie trwania projektu oraz redukcja o ok. 34 tony pyłów, ponad 265 ton tlenku węgla [CO2], ok. 680 ton tlenków azotu [NOX/NO2] oraz ponad 664 ton tlenków siarki [SOX/SO2] [7] . Jest to więc inwestycja nie tylko w bezpieczeństwo energetyczne i ustabilizowanie pracy sieci elektroenergetycznej, ale i krok w kierunku nisko-emisyjności.
ESP są globalnie najbardziej rozpowszechnionymi formami magazynów energii, i gromadzą 95% mocy wszystkich magazynów energii na świecie, łącznie około 184 GW. Budowa kolejnych ESP i modernizacja obecnych będzie koniecznością dziejową, a to dlatego, że moce i pojemności ESP zaprojektowano przed transformacją energetyczną, w okresie dominacji w KSE źródeł konwencjonalnych. Cele klimatyczne UE, i wynikający z nich wzrost udziału OZE w KSE wymagać będzie rozwoju infrastruktury magazynowania energii, także w innych obszarach i rodzajach technologii wytwórczych, po to aby zwiększyć elastyczność systemu elektroenergetycznego.
Grupa PGE, poprzez realizację inwestycji takich jak budowa ESP Młoty czy konstrukcja BME przy ESP Żarnowiec, wypełnia założenia „Programu Magazynowania Energii”, który jest planem rozwoju spółki w zakresie magazynowania energii, wpisanym w Strategię do roku 2030. Z kolei Strategia skonstruowana jest m.in w oparciu o założenia PEP 2040, a jednym z obszarów priorytetowych tej ostatniej jest właśnie rozwój sieci elektroenergetycznych i magazynowania energii. PEP 2040 zakłada, że sumaryczna moc zainstalowanych bateryjnych magazynów energii wyniesie ponad 2 GW w 2030 roku [8]. Rozbudowa ESP Żarnowiec jest więc dużym krokiem w kierunku realizacji tego scenariusza.
Co więcej, inwestycje w projekty magazynowania energii takie jak ESP Młoty czy BME przy ESP Żarnowiec licują również z wymiarem społecznym sprawiedliwej transformacji energetycznej, ponieważ zapewnią dodatkowe miejsca pracy zarówno w ramach Grupy PGE, jak i poza nią.
Magazyny energii w obszarze działalności Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD)
Magazyny energii funkcjonują również w innych obszarach energetyki, m.in w obszarze działalności Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD).
Zgodnie z definicją ustawową, OSD w elektroenergetyce jest przedsiębiorstwo energetyczne, zajmujące się dystrybucją energii elektrycznej, odpowiedzialne za ruch sieciowy w systemie dystrybucyjnym elektroenergetycznym, za bieżące i długookresowe bezpieczeństwo funkcjonowania tego systemu, eksploatację, konserwację, remonty oraz niezbędną rozbudowę sieci dystrybucyjnej, w tym połączeń z innymi systemami elektroenergetycznymi [9]. Poniżej przedstawiamy mapę Polski z podziałem na obszary działania różnych OSD. Granice obszarów pokrywają się z granicami 49 województw dawnego podziału administracyjnego. PGE Polska Grupa Energetyczna obsługuje 20 z tych obszarów (5,7 mln klientów). Spółki Energa i Tauron – po 11 (kolejno po 3,2 mln i 5,7 mln), a ENEA – 7 (ponad 2,6 mln). OSD w Warszawie jest Steon Operator, spółka znana wcześniej jako Innogy i RWE.
W obszarze działalności OSD magazyny energii służą wyłącznie do poprawy niezawodności zasilania oraz utrzymania właściwych parametrów jakości energii elektrycznej. Jednym z projektów Grupy PGE w tym obszarze jest Magazyn Energii w Rzepedzi o mocy 2 MW i pojemności 4,2 MWh, a spółka planuje kolejne inwestycje – m.in. trzy 2 MW-owe jednostki w Warcie, Jeziorsku oraz Cisnej.
Magazyn energii w Rzepedzi zapewnia dostawy energii elektrycznej dla odbiorców zasilanych z Głównego Punktu Zasilania (GPZ) Rzepedź w okresach, w których brak jest zasilania od strony linii jednotorowej 110 kV. W tym zakresie Grupa PGE przeprowadziła w ramach projektu testy pracy wyspowej, które potwierdziły możliwość zapewnienia niezależnych dostaw energii do odbiorców bez zasilania od strony systemu elektroenergetycznego. Magazyn energii zapewnił utrzymanie właściwych parametrów jakości energii elektrycznej przez ponad dwie godziny. Taki mechanizm awaryjnego zastępowania podaży energii z systemu elektroenergetycznego jest więc na wagę złota.
Co ważne budowa magazynu energii w Rzepedzi pozwoliła na odsunięcie w czasie nakładów inwestycyjnych na budowę drugiego rozwiązania liniowego po stronie lini jednotorowej o napięciu 110 kV. Ta inwestycja jest więc nie tylko istotna z punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego obszaru Rzepedzi i Komańczy, ale jest także świadectwem możliwości zastąpienia tradycyjnych inwestycji w rozbudowę sieci inwestycją w BME. W celu zapewnienia wysokiej niezawodności zasilania, powstanie operacyjne zintegrowanie planowanego magazynu energii elektrycznej w Cisnej wraz z istniejącą jednostką w Rzepedzi oraz z Elektrownią Wodną Myczkowce. Zapewni ono podaż energii nawet w sytuacjach awaryjncyh, na które narażone są te obszary, w związku z występującymi w otulinie Bieszczadzkiego Parku Narodowego zimą warunkami pogodowymi. Umożliwi to utworzenie obszaru bilansowania energii, zapewniającego dostawy na obszarze od Komańczy po Elektrownię Wodną Myczkowce, nawet w sytuacji awarii zasilania sieci 110 kV.
OZE i główne wyzwania dla OSD
Wraz ze zwiększeniem udziału w KSE energetyki opartej na źródłach odnawialnych dużym wyzwaniem zarówno dla OSD jak i OSP (operatorów sieci przesyłowych) okaże się niesterowalność poziomu generacji energii z tych źródeł i wiążąca się z tym niemożność dopasowania generacji do bieżącego zapotrzebowania. Niesterowalność oznaczać będzie nagłe zmiany w poziomie generacji energii, na które OSD i OSP będą musieli reagować. Zminimalizować te nagłe wahania generacji energii z OZE mogą magazyny bateryjne, które mają zdolność szybkiego bilansowania spadków częstotliwości – czas ich reakcji wynosi maksymalnie kilka sekund [11]. Magazyny redukują również konieczność utrzymywania mocy wytwórczych, których rentowność jest ograniczona przez to, że są wykorzystywane tylko przez kilkaset godzin rocznie. Może się to odbywać poprzez zmagazynowanie energii ze źródeł fotowoltaicznych, i wykorzystanie jej w momencie kiedy poziom generacji energii jest niski [12]. To z kolei poskutkuje oszczędnościami, które będzie można przeznaczyć na dalsze inwestycje w energetykę zrównoważoną [13]. Odpowiedzią Grupy PGE na powyższe wyzwania jest planowana instalacja BME przy ESP Żarnowiec.
Problemem dla OSD brak odpowiedniego prawodawstwa w zakresie inwestowania w magazyny energii
Aby można było efektywnie rozwijać infrastrukturę magazynów energii w obszarze działalności OSD wymagane będzie ukształtowanie obszaru regulacji pozwalającej na inwestowanie w magazyny energii. Obecnie inwestowanie w projekty magazynów energii w obszarze działalności OSD wymaga zgody ze strony Urzędu Regulacji Energetyki (URE). To implikuje konieczność wprowadzenia odpowiednich zapisów do prawa energetycznego, będącego transpozycją prawodawstwa unijnego w zakresie magazynowania energii. Istnieje więc pilna potrzeba utworzenia odpowiednich delegacji dla Prezesa URE, które pozwolą operatorom systemów dystrybucyjnych na inwestowanie w systemy magazynowania tam gdzie są one niezbędne dla dotrzymania właściwych parametrów technicznych sieci elektroenergetycznej. To usprawniłoby kierowanie przepływów kapitałowych na najpotrzebniejsze inwestycje w tym obszarze, co jest obecnie szczególnie istotne, również w kontekście natury zagrożenia cyberatakami na oprogramowanie systemów komputerowych elektrowni i innych ogniw systemu elektroenergetycznego. Z drugiej strony należy pamiętać, że same magazyny energii także mogą być celem takich ataków, tak więc zasadny jest równoległy rozwój systemów cyberbezpieczeństwa, chroniących magazyny energii podłączone do sieci.
Choć z dniem drugiego czerwca 2021 r. Sejm uchwalił ustawę regulującą status magazynów energii [14], znosząca podwójne naliczanie opłat sieciowych, i zakładającą powołanie Centralnego Systemu Informacji Rynku Energii, nie jest to koniec przeszkód prawnych, stojących na drodze do rozwoju rynku magazynowania energii w Polsce. Oprócz kwestii delegacji dla Prezesa URE umożliwiających inwestowanie w systemy dystrybucyjne niezbędne dla dotrzymania parametrów technicznych sieci, wymagane jest również rozporządzenie, które ureguluje kwestie formalno-techniczne poprzez wprowadzenie rejestru magazynów energii, umożliwiające
Magazyny energii poza działalnością OSD
Grupa PGE planuje budowę magazynów energii elektrycznej zarówno w ramach działalności OSD, jak i poza nią – w obszarze pozostałych segmentów biznesowych, głównie dla potrzeb integracji ze źródłami odnawialnymi. Użycie magazynów energii w tym obszarze zostało w Grupie PGE przetestowane w ramach projektu na Górze Żar, gdzie skonstruowano jednostkę o mocy 0,5 MW i pojemności 0,75 MWh, która współpracuje z farmą fotowoltaiczną o mocy 0,6 MW. Jest to doświadczenie, które trzeba wykorzystać w rozwijaniu polskiej energetyki zeroemisyjnej.
Z uwagi na wyczerpujące się moce przyłączeniowe systemu przesyłowego oraz dystrybucyjnego wyrasta konieczność poszukiwania rozwiązań w ramach instalacji hybrydowych OZE i tzw. cable pooling’u, czyli hybrydyzacji technologii wytwórczych, polegającej na zainstalowaniu dodatkowej mocy wytwórczej w istniejącej elektrowni, dzielenie infrastruktury przyłączeniowej farmy wiatrowej i technologii fotowoltaicznej). Współdziałanie farm wiatrowych, słonecznych i magazynów energii oznacza większą produkcję, tańsze przyłącze i pozwala na odciążenie sieci energetycznej. Dlatego też integracja OZE z magazynami energii jest konieczna zarówno dla wzrostu udziału w KSE źródeł odnawialnych zależnych od warunków pogodowych, ale i z uwagi na umożliwienie przyłączania tych źródeł do sieci. Ponadto, integracja dwuźródłowej, niesterowalnej generacji energii elektrycznej z OZE z magazynami energii zwiększy jej produktywność i poprawi profil produkcji. Rozbudowa magazynów energii musi więc towarzyszyć rozwojowi energetyki z OZE.
Dla sukcesywnej i podtrzymywalnej transformacji energetycznej w Polsce, oprócz cable pooling’u stosowna byłaby budowa hybrydowych źródeł OZE. Grupa PGE planuje budowę 5-ciu instalacji hybrydowych OZE w lokalizacjach: Bukowo, Karnice III, Lotnisko II, Kamieńsk i Zwałowisko. Łączna moc i pojemność magazynów energii tych instalacji będzie wynosić kolejno ok. 79 MW i 157 MWh. Mają one współpracować z lądowymi farmami wiatrowymi o mocy łącznej 176 MW i farmami słonecznymi o mocy ok. 298 MW. Wyczerpywanie się mocy przyłączeniowych dla jednostek wytwórczych jest obecnie jednym z głównych wyzwań dla rozwoju energetyki OZE w Polsce, i jest powodem ok. 60% odmów wydania warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej [15]. Magazyny energii, przez zdolność do odciążenia sieci są tym samym kluczem dla zwiększania mocy przyłączeniowych sieci, a co za tym idzie, dla nieskrępowanego rozwoju energetyki opartej o odnawialne źródła energii. Dlatego głównymi osiami rozwoju energetyki zrównoważonej w Polsce powinny być instalacje hybrydowe OZE i cable pooling z wykorzystaniem BME.
Choć magazyny energii adresują wyzwania natury technicznej związanej z produkcja energii z OZE, takie jak niestabilny profil ich produkcji czy ograniczoność mocy przyłączeniowych sieci elektroenergetycznej, to jednak tak jak w przypadku rozwoju infrastruktury magazynowania energii w obszarze OSD, poza tym obszarem również istnieje szereg zagadnień natury prawnej, które będą musiały zostać rozwiązane by móc dalej rozwijać infrastrukturę magazynowania energii w Polsce. Konieczna będzie np. nowelizacja ustawy o OZE regulującej definicję instalacji hybrydowych a także uregulowanie zagadnień prawno-technicznych cable poolingu.
Magazynowanie energii cieplnej
Oprócz magazynowania energii elektrycznej zasadny jest również rozwój magazynów ciepła, czy też układów akumulacji ciepła, produkowanego np. w elektrociepłowniach, szczególnie w miesiącach letnich, kiedy moc osiągana przez jednostki kogeneracyjne znacznie przekracza zapotrzebowanie na ciepło. Budowa układów akumulacji ciepła pozwala również na optymalizację pracy układu kogeneracyjnego poprzez pracę bloku gazowo-parowego z maksymalną mocą cieplną i elektryczną w okresie wysokich cen energii elektrycznej, skrócenie czasu pracy bloków powodujące obniżenie kosztów remontu, czy minimalizację pracy kotłów szczytowych w okresie przejściowym.
PGE Polska Grupa Energetyczna zrealizowała dwie takie inwestycje – magazyny ciepła w Toruniu i Krakowie o łącznej mocy cieplnej 200 MW i pojemności 1600 MWh. Spółka planuje również trzy kolejne magazyny ciepła. Planowany do oddania do eksploatacji w 2024 r. magazyn w Czechnicy oraz dwa kolejne w Gdańsku i Gdyni. Łączna pojemność cieplna tych układów wyniesie 2100 MWh. Są to inwestycje znacząco wspierające bezpieczeństwo energetyczne lokalnych systemów ciepłowniczych.
Magazyny energii a rozwój energetyki rozproszonej
W Polsce silnym impulsem dla rozwoju energetyki prosumenckiej okazał się program dofinansowania mikroinstalacji fotowoltaicznych „Mój Prąd”, który umożliwił dofinansowanie zakupu przydomowej instalacji fotowoltaicznej. Według danych Agencji Rozwoju Energii, na koniec 2021 r. Liczba prosumentów w Polsce przekroczyła pół miliona, a łączna moc zainstalowana w jednostkach fotowoltaicznych wyniosła ponad 4475 MW [16]. Dla zobrazowania dynamiki wzrostu energetyki prosumenckiej wystarczy wspomnieć, że pod koniec 2015 r. w Polsce było zaledwie 4 tys. prosumentów. Oznacza to, że wzrost w ciągu 6 lat wyniósł ponad 11 tys.%. Predykcje PEP 2040 zakładają, że w Polsce w roku 2030 będzie już co najmniej 1 milion prosumentów, jednak biorąc pod uwagę tempo obecnych zmian, cel ten najpewniej osiągniemy prędzej [17].
Dynamicznie rozwijająca się infrastruktura rozproszonych prosumenckich źródeł fotowoltaicznych jest jednak dużym wyzwaniem dla sieci dystrybucyjnych, które były konstruowane w latach przed transformacją energetyczną. Podobnie jak w przypadku innych obszarów energetyki, w energetyce prosumenckiej magazyny energii mogą poprawić jakość parametrów energii elektrycznej poprzez redukowanie poziomu napięcia w chwilach dużej generacji energii fotowoltaicznej, i tym samym odciążyć sieć elektroenergetyczną, optymalizując jej moc przyłączeniową.
Wykres wzrostu ilości domowych magazynów energii w Niemczech [18]. Źródło: Bundesverband Solarwirtschaft e.V. / www.solarwirtschaft.de
Odkąd w 2013 r. w Niemczech uruchomiono piewsze przydomowe magazyny energii, ich popularność rokrocznie rośnie niemalże wykładniczo. Jednym z czynników powodujących tak duży wzrost prosumentów był program dotacji finansowych wdrożony przez KfW, niemiecki bank rozwoju z siedzibą we Frankfurcie nad Menem, i mimo, że program zakończył się w 2018 roku, to – co widać na powyższym wykresie – nie poskutkowało to spowolnieniem przyrostu inwestycji w hybrydowe instalacje fotowoltaiczne [19].
W Polsce imponujący wzrost w dziedzinie energetyki prosumenckiej nie szedł jednak w parze z rozwojem rynku przydomowych magazynów energii. Z uwagi na stan infrastruktury elektroenergetycznej w Polsce, wymagający rozwiązań odciążających, i na co raz częstsze odmowy przyłączenia do sieci kolejnych instalacji prosumenckich, konieczna jest szybka i sukcesywna realizacja inwestycji zarówno w domowe jak i komercyjne magazyny energii [20]. To jedna z najbardziej ważkich kwestii w rozwoju polskiej energetyki rozproszonej, i ma być ona zaadresowana przez 4 nabór w ramach programu „Mój Prąd 4.0”. 4-ty nabór, w porównaniu z wcześniejszymi, premiuje zakup magazynów energii będących częścią hybrydowego systemu PV wraz z inteligentnym układem sterującym HEMS. W ramach programu w przypadku zakupu samej instalacji PV dopłata wynosi 4 tys. złotych, jednak dopłata przy zakupie instalacji, magazynu energii oraz układu HEMS kształtuje się już na poziomie 15,5 tys. złotych [21]. Warunkiem uzyskania dofinansowania jest przejście na system net-billing, czyli rozliczenie opierające się o wartość energii oddanej do systemu i z niego pobranej. Promować ma to auto-konsumpcję i magazynowanie nadwyżek energii dla uniknięcia kosztów usług dystrybucyjnych.
Energetyka rozproszona stanowić będzie istotny element procesu transformacji energetycznej i zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego Polski. Prosumenci prywatni, lokalne klastry energii i spółdzielnie energetyczne mają ogromny potencjał do stania się kołami zamachowymi rozbudowy infrastruktury OZE w Polsce, a żeby tak się stało potrzeba sprząc tempo rozwoju magazynów energii z rozwojem instalacji PV. Program „Mój Prąd 4.0” jest jednym z działań na rzecz realizacji tego scenariusza. Kolejnym powinno być usunięcie przeszkód i stworzenie odpowiedniego otoczenia prawnego, które utoruje drogę do łatwego inwestowania w realizację projektów magazynowania energii, co przyczyni się do rozwoju tej technologii i spadku jej cen, tym samym zwiększając jej popularność dzięki mechanizmowi sprzężenia dodatniego zwrotnego.
Przyszłość magazynów energii zintegrowanych z OZE
Jednymi z poważniejszych przeszkód w rozwoju magazynów energii, szczególnie w formie BME, są duże wydatki kapitałowe na projekty i cena jednostkowa baterii. Proces ich obniżenia odbędzie się raczej w perspektywie średniookresowej, bo wymagać będzie zwiększenia mocy produkcyjnych i budowy gigafabryk baterii – takich jak np. fabryka Tesli pod Berlinem – zarówno w kraju i w Europie, oraz uniezależnienia się od importu ogniw z Azji poprzez rozwój konkurencyjnych rynków europejskich.
Opłacalność instalacji BME zintegrowanych z jednostkami wytwórczymi OZE zależy również od czynników takich jak wysokość stawki z Rynku Mocy w przypadku kontraktu mocowego, wysokość stawki za świadczenie Regulacyjnych Usług Systemowych na rzecz OSP, a także różnic w godzinowych cenach energii na Rynku Dnia Następnego i wynikających z nich przychodów z arbitrażu energii, prowadzonego przez spółki energetyczne. Jest to więc zagadnienie wielozmienne.
Niedawno przegłosowany przez Parlament Europejski zakaz sprzedaży samochodów z silnikami spalinowymi od 2035 r. może sprzyjać rozwojowi magazynowania energii poprzez wymuszenie upowszechnienia elektromobilności. Z jednej strony będzie to stanowić wyzwanie dla sieci dystrybucji z uwagi na jej obciążenie jednostkami pobierającymi energię, z drugiej zaś pojazdy elektryczne mogą same pełnić rolę rozproszonych magazynów, oddających energię do sieci w momencie zwiększonego zapotrzebowania na energię. Może to również wygenerować szanse na wzrost sprzedaży energii elektrycznej adekwatny do ilości pojazdów elektrycznych, a to przełoży się na zwiększenie konsumpcji i w rezultacie na zwiększenie rozwoju gospodarczego.
Magazyny energii podstawą zielonej transformacji
Kierunek transformacji energetycznej, wyznaczonej przede wszystkim prze unijne inicjatywy ustawodawcze i wynikające z nich ambicje zeroemisyjności, wymusza szybkie przechodzenie sektora energetycznego na energetykę opartą o źródła odnawialne. Zwiększanie udziału OZE w KSE wiązać się będzie jednak z szeregiem wyzwań, m.in z uwagi na niestabilny profil generacji energii z tych źródeł, rosnące ceny energii, a także problem ograniczoności mocy przyłączeniowych sieci elektroenergetycznej wobec rosnącej ilości jednostek OZE i rozwoju elektromobilności. Istnieje jednak rozwiązanie powyższych kwestii i jest nim rozbudowa infrastruktury magazynowania energii. Magazyny energii pozwolą m.in. na bilansowanie energii w momentach fluktuacji produkcji energii z OZE, zarówno w formie ESP jak i BME, co jest kluczowe dla stabilności KSE. W obszarze działalności OSD magazyny spełnią funkcję poprawy niezawodności zasilania, tym samym zapewniając lokalne bezpieczeństwo energetyczne, a także oferując możliwość wykorzystania zmagazynowanej energii w czasie gdy produkcja z OZE jest niska. Poza obszarem OSD magazyny pozwolą na zwiększenie mocy przyłączeniowych sieci elektroenergetycznej, m.in. poprzez instalacje współdzielące infrastrukturę przyłączeniową. W energetyce rozproszonej, oprócz optymalizacji mocy przyłączeniowej, poprawiają jakość parametrów energii elektrycznej, redukując skoki napięcia. Magazyny energii są przydatne również w obszarze ciepłowniczym, gdzie pozwolą m.in. na akumulację ciepła w okresie kiedy moc jednostek kogeneracyjnych znacznie przekracza zapotrzebowanie na ciepło. Magazynowanie energii pełni więc trzy podstawowe funkcje: bilansowanie, poprawa parametrów energii elektrycznej, oraz odciążanie sieci elektroenergetycznej. W nowym systemie elektroenergetycznym, opartym o OZE, magazyny energii będą więc wręcz niezbędne. PGE Polska Grupa Energetyczna jako polski lider transformacji energetycznej, zdając sobie sprawę ze znaczenia magazynów energii jako filaru rozwoju energetyki przyszłości, realizuje projekty magazynowania energii we wszystkich powyższych obszarach. Tym samym jest jednym z naczelnych podmiotów kładących solidne fundamenty pod polską transformację energetyczną. Jednak aby rynek magazynowania mógł się optymalnie rozwijać, potrzeba wprowadzenia prawodawstwa adresującego m.in. kwestię inwestowania przez OSD w magazyny energii tam gdzie są one potrzebne dla utrzymania prawidłowych parametrów sieci dystrybucyjnych, czy uregulowania statusu cable pooling’u i instalacji hybrydowych OZE.
Zdjęcie ilustracyjne: Magazyny Energii / PGE S.A. – https://www.gkpge.pl/grupa-pge/innowacje/innowacyjne-pge/magazyny-energii
Materiał sponsorowany
_________________________________________
[1] Plan rozwoju w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną na lata 2023-2032, PSE S.A., marzec 2022r.
[2] PGE Polska Grupa Energetyczna S.A. (2022) Magazyny Energii, https://www.gkpge.pl/grupa-pge/innowacje/innowacyjne-pge/magazyny-energii
[3] Mikołajuk H., Zatorska M., Stępniak E., Wrońska I. (2021), Informacja statystyczna o energii elektrycznej, „Biuletyn miesięczny Agencji Rynku Energii” 3 (327), https://www.are.waw.pl/wy- dawnictwa#informacja-statystyczna-o-energii-elektrycznej.
[4] PGE Polska Grupa Energetyczna S.A. (2022)
[5] Ibidem
[6]PGE Energetyka Odnawialna S.A. (2022) https://pgeeo.pl/Nasze-obiekty/Elektrownie-wodne/Zarnowiec
[7] PGE Polska Grupa Energetyczna S.A. (2022)
[8] Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. (2022) Plan rozwoju w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną na lata 2023-2032, https://www.pse.pl/-/komunikat-operatora-systemu-przesylowego-w-sprawie-konsultacji-projektu-planu-rozwoju-w-zakresie-zaspokojenia-obecnego-i-przyszlego-zapotrzebowania–2
[9] Ustawa z dnia 4 marca 2005 r. o zmianie ustawy – Prawo energetyczne oraz ustawy – Prawo ochrony środowiska (Dz.U. z 2005 r. nr 62, poz. 552).
[10] Wikiuser Hiuppo (2013) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:POL_Operator_Systemu_Dystrybucyjnego.svg
[11] Jacek Jemielity, Łukasz Czapla, Paweł Rozenkiewicz (2019) Techniczne Aspekty Projektowania Bateryjnych Magazynów Energii w Świetle Doświadczeń z Realizacji Projektu Gekon, „Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej”, Nr 62, Jastrzębia Góra, Politechnika Gdańska, doi: 10.32016/1.62.17
[12] PGE Polska Grupa Energetyczna S.A. (2022)
[13] Michał Kurtyka, 2021, Energetyka rozproszona jako element polskiej transformacji energetycznej, „Energetyka Rozproszona”, zeszyt 5-6, Kraków, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, https://doi.org/10.7494/er.2021.5-6.7
[14] Ibidem
[15] Ministerstwo Klimatu i Środowiska (2021) Ustawa licznikowa i wykonawczy hat-trick, https://www.gov.pl/web/klimat/ustawa-licznikowa-i-wykonawczy-hat-trick
[16] Mikołajuk H., Zatorska M., Stępniak E., Wrońska I. (2021), Informacja statystyczna o energii elektrycznej, „Biuletyn miesięczny Agencji Rynku Energii” 3 (327), https://www.are.waw.pl/wy- dawnictwa#informacja-statystyczna-o-energii-elektrycznej.
[17] Michał Kurtyka (2021) Energetyka rozproszona jako element polskiej transformacji energetycznej, „Energetyka Rozproszona”, zeszyt 5-6, Kraków, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, https://doi.org/10.7494/er.2021.5-6.7
[18] Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2021) www.solarwirtschaft.de
[19] Marta Kazimierska (2022) Niemiecki rynek magazynów energii – czy Polska pójdzie tą samą drogą?, https://enerad.pl/aktualnosci/niemiecki-rynek-magazynow-energii-czy-polska-pojdzie-ta-sama-droga/
[20] Ibidem
[21] Ministerstwo Klimatu i Środowiska (2022) Mój Prąd, https://mojprad.gov.pl
