Magazynowanie energii elektrycznej kluczem do sukcesu transformacji energetycznej

Krajobraz energetyczny w naszym kraju ulega zmianom – rząd coraz mocniej stawia na Odnawialne Źródła Energii (OZE). Pod koniec sierpnia, w życie weszła nowelizacja ustawy o OZE, dzięki której zgodnie z deklaracjami rządu w 2020 r. Polska ma osiągnąć 15% udział energii odnawialnej w łącznej konsumpcji. Jak zapewnia Ministerstwo Energii, przepisy te przyczynią się do powstania nowych mocy wytwórczych zielonej energii na poziomie 3,4 GW, głównie za sprawą energetyki wiatrowej na lądzie oraz fotowoltaiki. Kolejnym celem do osiągnięcia będzie próg 21% OZE do 2030 r. Jak wskazują eksperci Europejskiego Instytutu Miedzi, żeby go zrealizować nie wystarczy jedynie zmienić metody wytwarzania energii. Kluczem do sukcesu będzie jej magazynowanie oraz stworzenie niezawodnej  sieci energetycznej.

– Musimy pamiętać, że OZE to specyficzny rodzaj energii. Tradycyjnie wytwarzaliśmy w danym momencie tyle energii, na ile mieliśmy planowe zapotrzebowanie. Natomiast przy OZE jesteśmy w dużej mierze uzależnieni od natury i jej cykli – pór dnia i roku, stopnia nasłonecznienia czy siły i kierunku wiatru. To powoduje, że często popyt nie koresponduje w czasie z produkcją, a niedobory energii musielibyśmy uzupełniać energią opartą na paliwach kopalnych. Aby uelastycznić podaż i sprawić, że OZE będzie opłacalne, zieloną energię należy magazynować, a następnie przesyłać ją do odbiorców w momencie największego zapotrzebowania. Dlatego integracja wydajnych magazynów energii z nowoczesną i efektywną siecią elektroenergetyczną będzie kluczem dla powodzenia tego projektu – mówi Michał Ramczykowski, Prezes Europejskiego Instytutu Miedzi.

O skali infrastrukturalnego wyzwania, które przed nami stoi, najlepiej świadczą prognozy Bloomberg New Energy Finance (BNEF), według których do 2050 r., 50% światowej produkcji energii będzie pochodzić właśnie z OZE.

Spektakularny wzrost w ciągu 20 lat

Ubiegły rok okazał się przełomowy dla rozwoju magazynowania energii, kiedy to na świecie wdrożono dwukrotnie więcej takich projektów niż w 2017 r., osiągając pojemność 8GWh[1]. BNEF przewiduje, że to dopiero początek wielkiego boomu – potencjał tych magazynów będzie stale rosnąć, z 17 GWh w 2018 r. do ponad 2850 GWh w 2040 r. co oznacza ponad 100-krotny wzrost, a wartość inwestycji przekroczy 660 mld dolarów! W dodatku BNEF do swoich analiz nie wlicza elektrowni szczytowo-pompowych, czyli aktualnie najpopularniejszej metody gromadzenia energii elektrycznej.[2]

Magazynowanie przez elektrownie szczytowo-pompowe to klasyczny, doskonale znany sposób gromadzenia energii, lecz posiada on szereg znanych ograniczeń – trudno go udoskonalić i poprawić znacznie efektywność. Dlatego współczesna nauka i inżynieria szuka nowych, wydajniejszych i tańszych w eksploatacji rozwiązań. Jednym z nich są magazyny oparte o baterie litowo-jonowe, których koszt produkcji do 2030 r. ma zdaniem BNEF spaść aż o połowę. Spowoduje to ich upowszechnienie, także w gospodarstwach domowych, dzięki czemu w niedalekiej przyszłości odbiorcy indywidualni będą mogli jeszcze lepiej wykorzystywać  energię, którą produkują z własnych instalacji OZE.

Według firmy badawczej IDTechEx, magazynowanie energii w zastosowaniach mobilnych i stacjonarnych zwiększy roczny popyt na miedź o 2,3 mln ton do 2029 r.[3]. W najbliższych latach warto zwrócić uwagę na technologię produkcji baterii, która jest często postrzegana jako posiadająca duży potencjał w zakresie dekarbonizacji systemów energetycznych i transportowych.

Kluczowa jest efektywność

– Samo magazynowanie nie wystarczy do upowszechnienia OZE. Równie ważne jest zapewnienie maksymalnej efektywności sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Bez sprawnych i wydajnych sieci, energia elektryczna nie dotrze do jej odbiorców, bez względu na to z jakich źródeł odnawialnych będzie pochodzić. Im nowocześniejsza sieć elektroenergetyczna, tym mniejsze straty energii, co przekłada się na ilość, ale i jakość energii elektrycznej, którą należy wyprodukować i dostarczyć odbiorcom – podkreśla prof. dr inż. Przemysław Komarnicki z Fraunhofer IFF.

Dlatego systemy energetyczne warto opierać na miedzi. Przewodzi ona prąd o 65% lepiej niż tradycyjne aluminium. Każdy kilogram miedzi użyty w systemie energetycznym oszczędza od 500 do 50 000 kWh energii pierwotnej, czyli przynosi oszczędności od 60 do 6000 euro.

– Do procesu transformacji energetycznej powinniśmy podchodzić holistycznie i pamiętać o każdym z elementów składowych: produkcji, przesyle, dystrybucji, magazynowaniu i odbiorze. Tylko w ten sposób zapewnimy bezpieczeństwo, elastyczność i wydajność całego systemu, przy jednoczesnym zapewnieniu opłacalności ekonomicznej i ochronie środowiska – dodaje Michał Ramczykowski.

Źródło: Europejski Instytut Miedzi (EIM)

[1] https://www.iea.org/tcep/energyintegration/energystorage/

[2] https://about.bnef.com/blog/energy-storage-investments-boom-battery-costs-halve-next-decade/

[3] https://www.idtechex.com/de/research-article/2-3-million-tonne-energy-storage-boost-for-copper/16871