Wyścig na innowacje w energetyce w ostatnim dziesięcioleciu przyspieszył i żaden z uczestników nie może pozwolić sobie na chwilę wytchnienia. Każda nowinka, która poprawia stabilność, efektywność systemu, wprowadza alternatywne rozwiązania, staje się atutem tego, kto ją opracował, a potem wdrożył. Jeszcze nie tak dawno mało kto słyszał o magazynach energii innych niż elektrownie szczytowo-pompowe, a wodór kojarzono jako paliwo rakietowe, a nie źródło energii dla samochodu czy też powszechny nośnik energii.
Wszystko to nie jest tylko wyścigiem czysto technologicznym, ale u podstaw tej walki o lepszą i wydajniejszą energetykę, stoi troska o środowisko. Gospodarki kolejnych państw przestawiają swoje systemyw taki sposób, by emitowały one mniej CO2, a udział niskoemisyjnych źródeł energii w miksie był jak największy. W tym kierunku idą też polskie koncerny energetyczne, które także postawiły na innowacje, realizowane we współpracy z krajowymi ośrodkami.
Enea i 5x5
W te trendy wpisuje się także Grupa Enea, jedna z największych spółek energetycznych w kraju, dostarczająca prąd głównie na zachodzie i północnym zachodzie Polski. Firma w kwietniu tego roku ogłosiła, że rusza z budową pięciu prototypowych magazynów energii w pięciu różnych lokalizacjach: Bydgoszczy, Zielonej Górze, Gubinie, Pogorzelicy i Opalenicy.
Dlaczego spółka postawiła na tak dużą różnorodność? To pośrednio odpowiedź na problem, który będzie narastał wraz z rozwojem przydomowej fotowoltaiki. Gdy słońce świeci, prosumenci, nadwyżki produkowanej przez instalacje PV energii wysyłają do systemu. Jednak przez dłuższy czas są oni odbiorcami prądu i np. zimą, "czerpią" energię z systemu, który z naddatkiem zasilili latem. Zaczęto więc poszukiwać metod, by magazynować wyprodukowaną energię i "oddawać" ją w odpowiednim momencie, gdy system tego potrzebuje. W ten sposób zgromadzonymi nadwyżkami energii można bilansować system, no i - zwiększyć elastyczność pracy sieci, gdy podłączane do niej są kolejne instalacje PV.
-Rozwój magazynów energii jest ważnym elementem transformacji energetycznej i wsparciem w efektywnym wykorzystaniu OZE. Energetyka odnawialna, także rozproszona, będzie odgrywała coraz większą rolę w miksie energetycznym. Zainteresowanie mikroinstalacjami fotowoltaicznymi pokazało, że częścią tej przyszłości są prosumenci i energetyka obywatelska, dlatego ważny jest rozwój lokalnych magazynów energii - mówił Paweł Szczeszek, prezes Enei, gdy ogłaszano tę inicjatywę pod koniec kwietnia tego roku.
Enea testuje we wspomnianych pięciu miejscowościach pięć różnych technologii magazynowania energii, aby ustalić, która z nich najlepiej sprawdzi się na danym terenie. I tak ruszyły testy magazynu energii w Gubinie wyposażonego w elektryczne kondensatory dwuwarstwowe, w Zielonej Górze - w baterie litowo-tytanowe, w Pogorzelicy - kondensatory litowo-jonowe, w Opalenicy - w baterie litowo-żelazowo-fosforowe, a w Bydgoszczy - baterie ołowiowo-kwasowe.
Tak jak technologią, magazyny różnią się także pojemnością nominalną - ta waha się od 1,8 kWh do 100 kWh (największy pracuje w Bydgoszczy). - Realizowane w ramach projektu badania przemysłowe i eksperymentalne prace rozwojowe w najbliższej przyszłości pozwolą na określenie referencyjnej technologii magazynowania energii w kontekście usług systemowych. Przetestowanie w warunkach rzeczywistych poszczególnych technologii doprowadzi do określenia tych, które w największym stopniu spełniają oczekiwania - tłumaczył Przemysław Starzyński, kierownik Biura Inicjatyw Innowacyjnych Enei Operator.
Testy pokazują na które technologie warto stawiać przy magazynowaniu energii na poziomie niskiego napięcia. Właśnie za postawienie na te rozwiązania Enea została nagrodzona we wrześniu tego roku Innowatorem "Wprost" 2021 w kategorii Energia i Przemysł.
W rozwój technologii magazynowania energii w różnych konfiguracjach inwestują najwięksi gracze na rynku, widząc w tym przyszłość. Według szacunków firmy konsultingowej Clean Horizon, tylko w 2020 roku działały magazyny energii o mocy 1,7 GW, a blisko 4 GW mocy miały te planowane. Nie sposób nie odnotować też danych SolarPower Europe, która skupiła się na "małej technologii" magazynowania energii, czyli przydomowych bankach, które są zasilane energią z fotowoltaiki. Zainteresowanie nimi jeszcze niecałe 10 lat temu było niewielkie, teraz rok do roku ich łączna zainstalowana pojemność rośnie o 35-65 proc. w skali Europy.
Zielony wodór ze Szczecina
Drugą inicjatywą, nie mniej ważną, którą w ramach transformacji sektora energetycznego w kraju podejmuje Enea, jest zaangażowanie spółki w prace związane z wodorem, już teraz nazywanym paliwem przyszłości. W tym wypadku projekt także wiąże się z magazynami energii, choć pośrednio.
Enea Operator, Uniwersytet Szczeciński i Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie zaangażowały się w projekt naukowo-badawczy H2eBuffer. W jego ramach ma powstać system, który nie tylko będzie magazynował energię i stabilizował sieć, ale będzie do tego wykorzystywał zielony wodór.
Na tym nie koniec, ponieważ wodór ma być wytwarzany z instalacji OZE, więc paliwo będzie podwójnie zielone. Zielony wodór to ekologiczne paliwo, które powstaje w procesie elektrolizy wody, a w tym wypadku elektroliza będzie przeprowadzana przy wykorzystaniu prądu z OZE, czyli fotowoltaiki, farm wiatrowych czy elektrowni szczytowo-pompowych. Wodór tak wyprodukowany może być - to kolejne plany Enei - paliwem dla samochodów.
Projekt łączy więc innowacje i zielony trend w energetyce - nie dość, że ruszy produkcja wodoru, to będzie on jeszcze wytwarzany dzięki energii ze źródeł odnawialnych, ale też poprawią się zdolności magazynowania energii w systemie. Prof. Stefan Domek, kierownik projektu H2eBuffer wyjaśniał, że w pierwszej kolejności zmagazynowany wodór może być wykorzystywany do przerobienia go z powrotem na elektryczność, np. gdy zabraknie energii z OZE. Odnawialne źródła energii, choć zielone, mają swoje wady - są zależne od pogody (trudno o produkcję prądu z farm wiatrowych, gdy występuje tzw. susza wiatrowa), dlatego też cały czas trwają prace nad tym, by jak najefektywniej wykorzystać tworzoną przez nie energię.
Projekt H2eBuffer to przykład mariażu nauki i biznesu, który opłaci się obydwu stronom. Uniwersytety mają okazję do pokazania swoich możliwości, a ich opracowania i analizy Enea ma przekuć w prototypową i pełnoskalową instalację wodorowego bufora energetycznego, którą potem podłączy do swojej sieci energetycznej. - Wierzę w to, że dzięki współpracy dwóch znamienitych uczelni Pomorza Zachodniego oraz przedsiębiorstwa energetycznego Enea Operator powstanie rozwiązanie, którym będziemy mogli pochwalić się nie tylko w Polsce, ale również poza jej granicami - mówił prof. Jacek Wróbel, rektor Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, gdy startowały prace konsorcjum.
Jak długo trzeba będzie czekać na wyniki prac tego energetycznego trio? Prace nad H2eBuffer podzielono na pięć etapów, a rozpoczęły się w styczniu 2021 roku. Ich finał przewidziano na koniec 2023 roku, a więc potrwają co najmniej dwa lata. W połowie czerwca tego roku Uniwersytet Szczeciński, odpowiedzialny za badania przemysłowe i badania w zakresie prac rozwojowych, powoli kończył prace z pierwszego etapu.
Właśnie takie łączenie - różnych technologii ze sobą, nauki z biznesem - jest niezbędne w nadchodzących latach. System energetyczny, zwłaszcza w Polsce, trzeba przestawić na zupełnie inne, nowe realia, przy jednoczesnym zapewnieniu odbiorcom stałego dostępu do prądu. Nawet urozmaicenie miksu energetycznego i w jeszcze większym stopniu oparcie go o OZE nie sprawi, że nagle znikną problemy stabilności dostaw, pojawiające się przy generowaniu energii przez farmy wiatrowe czy fotowoltaikę. W tym wypadku - co widać na przykładzie inicjatyw Enei - pomogą innowacje.