Systemy magazynowania energii elektrycznej sposobem na zwiększenie niezawodności sieci i upowszechnienie źródeł odnawialnych

Systemy magazynowania energii elektrycznej mają zasadnicze znaczenie dla dalszego rozwoju szeregu sektorów, w tym motoryzacji, stabilizacji sieci energetycznych, sieci inteligentnych (smart grids), zasilania awaryjnego, urządzeń przenośnych. Działające na wielką skalę, niezawodne i trwałe technologie magazynowania energii elektrycznej przyczynią się do szerszego wykorzystywania i zwiększenia komercyjnej atrakcyjności odnawialnych źródeł energii (OZE), w tym przede wszystkim źródeł o charakterze przerywanym, takich jak energia wiatrowa i słoneczna.

W nowej analizie Frost & Sullivan, globalnej firmy doradczej, pt. Technologie magazynowania energii elektrycznej: penetracja rynku i harmonogram działań (ang. Electricity Storage Technologies: Market Penetration and Roadmapping) wykazano, że systemy magazynowania energii elektrycznej są wpisane w strategie rozwoju przedsiębiorstw rozwijających metody eksploatacji odnawialnych źródeł energii o charakterze przerywanym, firm produkujących pojazdy elektryczne, a także operatorów sieci i dostawców energii.

„Najważniejsze czynniki, które motywują rozwój systemów magazynowania energii elektrycznej, to stabilność i niezawodność sieci energetycznej, masowa integracja instalacji do wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych o charakterze przerywanym, racjonalizacja wykorzystania zasobów energetycznych, deficyt paliw kopalnych oraz ograniczanie emisji gazów cieplarnianych” – wymienia Tomasz Kamiński, analityk grupy Technical Insights z warszawskiego oddziału Frost & Sullivan. „Technologie magazynowania energii elektrycznej będą nieodłącznym elementem inteligentnych sieci (ang. smart grid) i rozproszonych systemów wytwarzania energii w przyszłości”.

Wśród różnych systemów magazynowania energii elektrycznej największym zainteresowaniem będą się cieszyły zaawansowane akumulatory. Wynika to z możliwości ich elastycznego wykorzystywania w równoważeniu obciążenia sieci i przy podłączaniu generatorów energii ze  źródeł odnawialnych o charakterze przerywanym do głównej sieci elektroenergetycznej.

„Wyniki badania przeprowadzonego przez Frost & Sullivan wskazują, że przez najbliższe 5-7 lat najważniejszą rolę w systemach magazynowania energii elektrycznej będą odgrywały akumulatory litowo-jonowe” – twierdzi Kamiński. „Technologia ta będzie znajdować zastosowanie przede wszystkim i w dużej mierze w pojazdach elektrycznych”.

Na uwagę zasługują także koła zamachowe i systemy magazynowania energii za pomocą sprężonego powietrza (ang. Compressed Air Energy Storage, CAES). Przewiduje się, że zaawansowane CAES wykorzystujące przemianę adiabatyczną będą odgrywały ważną rolę w umożliwieniu bezpiecznego podłączania dużych farm wiatrowych do głównej sieci elektroenergetycznej w racjonalny ekonomicznie sposób.

„Niemniej jednak wszystkie te systemy wciąż znajdują się jeszcze w fazie rozwoju (zaawansowane akumulatory) lub nie są dostatecznie dopracowane (CAES)” – wyjaśnia Kamiński. „Obecnie jedynym w pełni komercyjnie dostępnym i opłacalnym systemem magazynowania są elektrownie szczytowo-pompowe, których wykorzystanie jest ograniczone z uwagi wymóg lokalizowania takich instalacji w pobliżu wielkich zbiorników wodnych”.

Zanim technologie magazynowania energii elektrycznej przyjmą się w masowej skali trzeba rozwiązać pewne problemy techniczne. Inwestorzy i firmy rozwijające odpowiednie technologie już pracują nad nowymi związkami chemicznymi dążąc do optymalizacji trwałości akumulatorów i gęstości energetycznej. Jeżeli dodatkowo uda się też skrócić czas ładowania akumulatorów, wzrośnie szansa na upowszechnienie się technologii akumulatorowych w branży motoryzacyjnej i sieciach elektroenergetycznych.

Kolejnym poważnym problemem jest początkowy koszt technologii magazynowania. Przedmiotem dalszych badań i prac rozwojowych powinno być zwiększanie gęstości energetycznej i obniżanie początkowych kosztów poprzez zdecydowane zwiększenie produkcji. Dzięki temu wzrośnie atrakcyjność stosowania systemów magazynowania energii elektrycznej w różnychaplikacjach.

„Przyspieszenie rozwoju systemów magazynowania energii elektrycznej będzie zależało także od zrozumienia i skutecznego rozwiązania problemów napotykanych w poszczególnych zastosowaniach” – podsumowuje Kamiński.