Najbardziej popularne OZE uzależnione są od warunków atmosferycznych, co powoduje, że generowanej przez nie mocy nie da się w pełni kontrolować. Kluczową rolę w transformacji powierza się więc magazynom energii, które umożliwiają przechowywanie nadwyżek energii elektrycznej i wykorzystanie ich wtedy, gdy produkcja jest niska. Jak się okazuje, mogą wspierać nie tylko OZE pogodozależne, ale także optymalizować pracę biogazowni, która sama jest doskonałym magazynem energii.
Magazyny energii wspierają utrzymanie równowagi pomiędzy podażą, a popytem na energię, co jest kluczowe w przypadku zapobiegania przeciążeniom sieci oraz minimalizowania ryzyka awarii, zwłaszcza w momentach szczytowego zapotrzebowania. Mimo znaczącego postępu technologicznego, w Polsce nadal brakuje wystarczającej liczby magazynów energii elektrycznej, a wybór odpowiedniej technologii pozostaje trudny, szczególnie w kontekście braku efektywnych i jednocześnie tanich rozwiązań dostępnych na rynku.
Magazyny w prawie
Zgodnie z obecnie obowiązująca Ustawą z dnia 20 maja 2021 r. o zmianie ustawy – Prawo energetyczne oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. z 2021 r. poz. 1093) posiadanie magazynu energii elektrycznej o łącznej mocy zainstalowanej większej niż 10 MW od 3 lipca 2021 r. jest działalnością regulowaną i wymaga uzyskania koncesji Prezesa URE. W przypadku instalacji o mniejszych mocach tj. większej niż 50 kW, lecz nieprzekraczającej 10 MW wystarczy wpis do rejestru magazynów energii elektrycznej, prowadzonego przez operatorów systemu elektroenergetycznego.
Choć bez większych trudności można ustalić liczbę wydanych w Polsce koncesji, to prowadzenie rejestru pozostawia wiele do życzenia. Spośród 191 podmiotów posiadających status operatorów systemów dystrybucyjnych (OSD) i przesyłowych (OSP), jedynie 54 regularnie aktualizuje swoje rejestry. Co więcej, aż 47 z tych 54 operatorów ma puste rejestry, co oznacza brak magazynów energii elektrycznej przyłączonych do ich sieci. Brak precyzyjnych danych dotyczących faktycznej liczby magazynów energii uniemożliwia rzetelną ocenę sytuacji i stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa krajowego systemu energetycznego. Prowadzenie dokładnego rejestru tych magazynów jest kluczowe dla efektywnego zarządzania infrastrukturą energetyczną, ponieważ umożliwia monitorowanie rozwoju technologii, ocenę ich wpływu na sieć oraz podejmowanie świadomych decyzji dotyczących inwestycji w nowe instalacje i modernizację istniejących.
Funkcjonowanie biogazowni związane jest bezpośrednio z miejscem występowania substratu, nieracjonalnym byłoby więc tworzenie wielkich, kilkunastomegawatowych jednostek magazynujących, ponieważ nie dałoby się ich „wykarmić”
Trudności w magazynowaniu energii elektrycznej Pomimo braku szczegółowych danych, można stwierdzić, że najczęściej wykorzystywanymi rozwiązaniami w Polsce są elektrownie szczytowo-pompowe oraz baterie litowo-jonowe. Obie te technologie oferują liczne korzyści, jednak ich zastosowanie wiąże się także z pewnymi ograniczeniami. W przypadku baterii litowo-jonowych kluczowym wyzwaniem pozostają wysokie koszty inwestycyjne, które wciąż stanowią istotną barierę dla ich szerokiego wdrożenia. W zależności od wyboru producenta, wykonawcy, długości gwarancji itp. magazyn energii o pojemność około 10 kWh to koszt około 25-25 tys. zł.
Kongres Biogazu – zarejestruj się!
Pomimo tendencji spadkowej, będącej wynikiem postępu technologicznego, skali produkcji oraz optymalizacji procesów, istnieje szansa, że ograniczona dostępność surowców niezbędnych do ich produkcji, takich jak lit czy kobalt, może stanowić barierę dla ich dalszego rozwoju. W najgorszym przypadku może zwiększyć się również ryzyko napięć geopolitycznych na obszarach występowania surowców. Dodatkowo baterie po pewnej liczbie cykli ładowania i rozładowania ulegają degradacji, co skraca ich żywotność i skuteczność Choć koszty budowy elektrowni szczytowo-pompowych również są znaczące, to jednak głównym ograniczeniem są warunki geograficzne.
Konieczność dysponowania dwoma zbiornikami wodnymi na różnych wysokościach oraz odpowiednie nachylenie terenu sprawiają, że znalezienie odpowiednich lokalizacji jest wyzwaniem, szczególnie na terenach nizinnych. Co więcej proces magazynowania i późniejszego uwalniania energii wiąże się ze stratami na poziomie 20-35%.
Możliwości wykorzystania biogazu
Z uwagi na powyższe ograniczenia warto szukać alternatywnych rozwiązań, które nie tyle co zastąpiłyby wspomniane technologie, lecz stanowiły ich uzupełnienie. Znaczący potencjał w tym zakresie mają biogazownie rolnicze, w których biogaz, przechowywany w zbiornikach, pełni rolę magazynu energii w formie chemicznej. Obecnie na rynku dostępne są różnego typu zbiorniki, a ich wybór zależy przede wszystkim od materiału z jakiego są wykonane.
Często wykorzystywane są zbiorniki z tworzyw sztucznych, które charakteryzują się odpornością na nagłe zmiany ciśnienia, wysoką temperaturę oraz zmienne warunki atmosferyczne. Tego typu zbiorniki mogą być montowane bezpośrednio nad zbiornikami na poferment lub jako osobne instalacje tzw. magazyny suche. W przypadku cyklicznego magazynowania biogazu i jego spalania w silniku CHP można mówić o pracy szczytowej. Biogazownie, zamiast produkować energię elektryczną 24 h na dobę, robią to wyłącznie w momentach zwiększonego zapotrzebowania, analogicznie do elektrowni szczytowo-pompowych, przy czym w mniejszej skali. Z uwagi, że funkcjonowanie biogazowni bezpośrednio związane jest z miejscem występowania substratu, nieracjonalnym byłoby tworzenie wielkich, kilkunastomegawatowych jednostek magazynujących, ponieważ nie dałoby się ich „wykarmić”.
Choć w Polsce żadna biogazownia nie pracuje jeszcze w taki sposób, za granicą takie rozwiązania już funkcjonują. Jednym z przykładów jest niemiecka biogazownia Bioenergie Langwedel GmbH & Co. KG otwarta w 2010 r., a o od ponad 5 lat pracuje szczytowo3. Średnia moc wyjściowa wynosi 486 kW, przy czym zainstalowana moc to 2356 kW. Praca biogazowni zarządzana jest przez sprzedawcę energii elektrycznej, który ma bezpośredni dostęp do procesu oraz istotnych parametrów, co umożliwia biogazowni sprzedaż energii w najbardziej opłacanych godzinach. Instalacja posiada magazyn na ponad 5000m3, co przy średniej produkcji gazu jest wystarczające do przechowania go przez 16 godzin.
Dodatkowo biogazownia podsiada magazyn ciepła o pojemności 1000 m³, który zapewnia ciągłości procesu podczas postojów silnika, ogrzewając zbiorniki fermentacyjne. Dwie jednostki kogeneracyjne, przy pełnym obłożeniu, włączane są nie więcej niż 2 razy dziennie, przy czym minimalny czas pracy wynosi 1 godzinę.
Instalacje spalające biomasę – jedyna taka mapa w Polsce!
Jak podkreślił Prezes URE w lipcowym raporcie, budowa magazynów energii elektrycznej stanowi istotny element trwającej obecnie transformacji energetycznej, ponieważ ogranicza czas przerw w dostawie energii, poprawia jej parametry jakościowe oraz pozytywnie wpływa na współpracę sieci dystrybucyjnej z lokalnymi odnawialnymi źródłami energii. Nie sposób zaprzeczyć, że Niemcy, będąc liderem w produkcji biogazu w Europie, wyznaczają trendy w tej dziedzinie. Wykorzystanie biogazowni szczytowych do magazynowania energii wydaje się dobrą alternatywą szczególnie dla baterii litowo-jonowych, tym bardziej, że Ustawa z dnia 28 lipca 2023 r. o zmianie ustawy – Prawo energetyczne oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2023 poz. 1681) umożliwiła już wydawanie warunków przyłączeniowych dla tego typy instalacji.
W najbliższym czasie kluczowym będzie sprawdzenie wpływu zastosowania magazynów energii na efektywności energetyczną oraz ekonomiczną pracy biogazowni. Obecnie takich danych brakuje, co powoduje, że inwestorzy nie mając pewności co do potencjalnego zwiększenia przychodu z tego typu instalacji (w porównaniu do biogazowni liniowej) wstrzymują się z ich budową. Przeprowadzenie szczegółowych analiz w tym zakresie mogłoby pomóc rozwiać wątpliwości i przyśpieszyć wykorzystania biogazowni szczytowych jako magazynów energii.
Chcesz wiedzieć więcej? Czytaj Magazyn Biomasa:
Tekst: mgr inż. Aleksandra Łukomska, Dynamic Biogas/Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Zdjęcie: Shutterstock
PRZYPISY:
- e-magazyny.pl
- Kulpa, J.; Kopacz, M.; Stecuła, K.; Olczak, P. Pumped Storage Hydropower as a Part of Energy Storage Systems in Poland-Młoty Case Study. Energies 2024, 17, 1830. doi.org/10.3390/en17081830
- www.ieabioenergy.com
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
