Jakie są perspektywy zastosowania systemów magazynowania energii akumulatorowej (BESS) w systemach magazynowania energii?

Systemy BESS na skalę sieciową do zapewnienia stabilności i odroczenia inwestycji w infrastrukturę

Systemy magazynowania energii oparte na bateriach (BESS), wdrożone na skalę sieciową, zapewniają kluczowe usługi stabilizacyjne, jednocześnie ekonomicznie odaczając konieczności dokonywania dużych inwestycji w infrastrukturę. Poprzez pobieranie nadmiaru mocy w okresach niskiego zapotrzebowania oraz jej oddawanie w okresach szczytowego obciążenia te systemy równoważą wahania obciążenia, które obciążają sieci przesyłowe.

Zarządzanie zakłóceniami w sieci i redukcja mocy szczytowej

Gdy linie przesyłowe są przeciążone w okresach szczytowego zapotrzebowania, powstaje zator w sieci energetycznej, który zwiększa ryzyko odcięć zasilania i zmusza firmy energetyczne do wyłączenia niektórych źródeł energii odnawialnej. Systemy magazynowania energii w bateriach rozwiązują ten problem, pobierając nadmiarową energię w okresach niskiego zapotrzebowania, a następnie uwalniając ją, gdy sieć jest przeciążona. Dzięki temu można złagodzić ostre szczyty zapotrzebowania o około 15–30 proc., zgodnie z danymi NERC z ubiegłego roku. Możliwość wyrównania zużycia energii oznacza mniej częste uruchamianie drogich elektrowni szczytowych, co pozwala zaoszczędzić około 740 000 dolarów rocznie w każdej poszczególnej stacji transformatorowej, jednocześnie zapobiegając marnowaniu całej tej czystej energii. Ponadto baterie reagują niemal natychmiastowo na zmiany częstotliwości w sieci, w przeciwieństwie do tradycyjnych elektrowni cieplnych, które potrzebują bardzo dużo czasu na dostosowanie swojej mocy wyjściowej.

Odłożenie modernizacji linii przesyłowych i stacji transformatorowych

Stare sieci energetyczne naprawdę mają trudności z nadążaniem za wszystkimi nowymi pojazdami elektrycznymi i panelami słonecznymi, które są wszędzie wdrażane. Przejdźmy na chwilę do liczb — tradycyjne metody modernizacji linii przesyłowych kosztują od jednego do dwóch milionów dolarów na milę, a uzyskanie zezwoleń oraz ich rzeczywiste wybudowanie trwa pięć do siedmiu długich lat. Właśnie wtedy przydatne stają się systemy magazynowania energii w bateriach. Gdy są one rozmieszczane strategicznie, duże systemy bateryjne mogą odłożyć te kosztowne inwestycje, łagodząc „korki ruchowe” w konkretnych obszarach sieci. Zgodnie z niektórymi badaniami przeprowadzonymi w zeszłym roku, zainstalowanie baterii o mocy 50 MW i pojemności 200 MWh może odroczyć potrzebę modernizacji stacji transformatorowych o cztery do ośmiu pełnych lat; dodatkowo wspierają one także inne funkcje sieci. To podejście jest tak atrakcyjne, ponieważ zapewnia skuteczność porównywalną z budową nowej infrastruktury, ale jego koszt jest o około 40–60 procent niższy. Co więcej, te modułowe układy bateryjne można uruchomić w ciągu 18 miesięcy — co jest niezwykle szybkie w porównaniu z tradycyjnymi metodami.

To podejście wydłuża okres użytkowania aktywów, jednocześnie zwalniając kapitał na inicjatywy zwiększające odporność sieci, czyniąc systemy BESS kluczowym elementem adaptacyjnego planowania infrastruktury.

Integracja systemów BESS z generacją energii odnawialnej

Zmniejszanie ograniczania produkcji energii z farm słonecznych i wiatrowych

Problem ograniczania produkcji energii ze źródeł odnawialnych nadal jest dość duży w obecnych czasach. Zgodnie z raportem Międzynarodowej Agencji Energii z ubiegłego roku, farmy wiatrowe i słoneczne na całym świecie marnują około 8,3 proc. energii, jaką mogłyby wytworzyć rocznie. Systemy magazynowania energii w bateriach (BESS) pomagają rozwiązać ten problem, pobierając nadmiarową energię w sytuacjach, gdy jej produkcja przekracza możliwości sieci energetycznej. Weźmy na przykład farmy słoneczne: często w południe wytwarzają one znacznie więcej energii elektrycznej, niż potrzebują odbiorcy, dlatego przechowywanie tego nadmiaru południowego w celu późniejszego wykorzystania wieczorem – w momencie wzrostu zapotrzebowania – jest uzasadnione. Podobnie farmy wiatrowe czasem generują dużą ilość energii, ale nie ma wówczas wystarczająco wielu odbiorców chętnych do jej natychmiastowego zakupu. Dzięki zachowaniu tej energii aż do momentu wzrostu zapotrzebowania ograniczamy marnowanie czystej energii i czynimy źródła odnawialne rzeczywiście opłacalnymi finansowo dla operatorów.

Włączanie sterowalnej energii odnawialnej poprzez kontrolę SOC

Zarządzanie poziomem naładowania (SOC) przekształca te nieprzewidywalne źródła energii w coś, na co operatorzy sieci mogą polegać. Gdy śledzą poziomy SOC w czasie rzeczywistym, mogą wykorzystywać zmagazynowaną energię dokładnie w odpowiednim momencie. Na przykład utrzymywanie poziomu naładowania akumulatorów na poziomie ok. 80% w nocy pozwala zaspokoić poranne szczyty zapotrzebowania na energię elektryczną. Takie podejście wyrównuje wahania w generowaniu energii ze źródeł odnawialnych, dzięki czemu energia słoneczna i wiatrowa zaczyna zachowywać się bardziej podobnie do tradycyjnych elektrowni. Zgodnie z testami przeprowadzonymi w zeszłym roku przez Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), systemy magazynowania energii oparte na bateriach, kontrolowane za pomocą algorytmów SOC, zwiększyły udział rzeczywiście wykorzystywanej na sieci energii odnawialnej o około 37 procent.

Systemy magazynowania energii po stronie odbiorcy (BESS) dla przedsiębiorstw komercyjnych i przemysłowych zapewniające oszczędności

Ograniczanie opłat za moc pobieraną w rynkach z taryfą godzinową (TOU)

Przedsiębiorstwa z sektorów handlowego i przemysłowego mocno odczuwają wpływ tych bardzo wysokich opłat za zapotrzebowanie w przypadku działania na rynkach energii elektrycznej z taryfą zależną od pory dnia (TOU). Mechanizm obliczania tych opłat jest dość prosty, ale kosztowny – opłaty te są wyliczane na podstawie jednego najgorszego 15-minutowego okresu zużycia mocy w ciągu miesiąca i mogą stanowić ponad jedną trzecią całkowitych wydatków na energię. Właśnie w tym miejscu wkraczają systemy magazynowania energii akumulatorowej po stronie odbiorcy (behind-the-meter). Takie systemy działają właściwie jak tłumiki szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Zamiast pobierać energię bezpośrednio z sieci w godzinach szczytu, uwalniają wcześniej zmagazynowaną energię elektryczną, co pomaga wyrównać nagłe skoki zapotrzebowania i chroni przed naliczeniem dodatkowych opłat karnych. Wyniki z praktyki mówią same za siebie. Zakłady produkcyjne i centra technologiczne odnotowały obniżkę opłat za zapotrzebowanie w zakresie od 20 do 40 procent po wdrożeniu takich rozwiązań magazynowania energii. Większość firm stwierdza, że inwestycja spłaca się już po kilku latach, a czasem nawet w krótszym niż pięcioletnim okresie.

Optymalizacja kosztów energii dzięki predykcyjnemu przesuwaniu obciążenia

Systemy BESS stają się skutecznymi oszczędzaczami środków, gdy są połączone z algorytmami predykcyjnymi analizującymi przyszłe koszty energii oraz wzorce jej zużycia. Te inteligentne systemy analizują dane historyczne, sprawdzają prognozy pogody oraz obserwują zmiany na rynku, aby określić optymalne momenty ładowania akumulatorów w godzinach taryfy nocnej (niskich cen) i rozładowywania ich w okresach wzrostu cen. Głównym celem jest wykorzystanie różnic cenowych między poszczególnymi porami dnia oraz dodatkowe oszczędności wynikające z taryf zależnych od pory doby. Wiele firm zwiększa swoje zyski jeszcze bardziej, łącząc swoje magazyny energii z programami odpowiedzi na zapotrzebowanie (demand response). Otrzymują one nagrody pieniężne za redukcję poboru mocy w okresach szczytowego obciążenia sieci. Weźmy na przykład zakłady przetwórstwa spożywczego: po wdrożeniu wszystkich tych strategii razem zazwyczaj udaje im się obniżyć roczne rachunki za energię o około 18–25 procent, bez zakłócania normalnego przebiegu operacji ani harmonogramów produkcji.

Systemy magazynowania energii (BESS) w wirtualnych elektrowniach i usługach pomocniczych

Wirtualne elektrownie, zwane potocznie VPP (ang. Virtual Power Plants), łączą systemy magazynowania energii w bateriach z różnych miejsc, takich jak firmy, fabryki czy duże obiekty energetyczne, tworząc jednolitą całość działającą podobnie do tradycyjnej elektrowni, lecz rozproszoną na wiele lokalizacji. Takie wirtualne układy mogą rzeczywiście uczestniczyć w specjalnych usługach rynku energii elektrycznej, np. w utrzymywaniu stabilności sieci przy nagłych zmianach zapotrzebowania na moc. Gdy sieć doświadcza niewielkich przesunięć częstotliwości, połączone baterie reagują niemal natychmiastowo – czasem szybciej niż tradycyjne elektrownie – zapewniając płynne i bezawaryjne funkcjonowanie systemu. To podejście staje się szczególnie interesujące ze względu na sposób, w jaki integruje oddzielne jednostki magazynowania energii, umożliwiając im współpracę jako spójny, bardziej wydajny zespół. Zamiast budować nowe linie przesyłowe i stacje transformatorowe – co wiąże się z kosztami wynoszącymi miliony – firmy mogą zaoszczędzić, po prostu łącząc istniejące baterie. Dodatkowo właściciele otrzymują dodatkowe wynagrodzenie za udostępnienie zgromadzonej energii w celu zrównoważenia obciążenia sieci w godzinach szczytu lub w sytuacjach awaryjnych. Ostatecznie przedstawiona koncepcja pozwala przekształcić liczne, rozproszone jednostki magazynowania energii w jeden duży, pomocny zasób dla całej sieci elektroenergetycznej, zwiększając odporność dostaw energii na zakłócenia oraz zapewniając właścicielom baterii dodatkowy źródło dochodu.

Często zadawane pytania

Czym jest system magazynowania energii na skalę sieci (BESS)?

System magazynowania energii na skalę sieci (BESS) to wielkoformatowy system magazynowania energii przeznaczony do zapewniania kluczowych usług stabilizujących pracę sieci elektroenergetycznej. Przechowuje nadmiar energii w okresach niskiego zapotrzebowania i zwalnia ją w okresach szczytowego obciążenia, co pomaga zrównoważyć wahania obciążenia oraz odłożyć kosztowne inwestycje w infrastrukturę.

W jaki sposób BESS wspomagają zarządzanie zakłóczeniami w sieci?

BESS wspomagają zarządzanie zakłóczeniami w sieci poprzez magazynowanie nadmiaru energii w okresach niskiego zapotrzebowania oraz jej oddawanie w okresach szczytowego obciążenia. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko wyłączeń, zwiększa się stabilność sieci oraz ogranicza się zależność od kosztownych elektrowni szczytowych.

Czy BESS rzeczywiście mogą odroczyć modernizację infrastruktury?

Tak, BESS rozmieszczone strategicznie mogą odroczyć kosztowne modernizacje linii przesyłowych i stacji transformatorowych poprzez złagodzenie lokalnych zakłóceń w sieci, co pozwala zaoszczędzić środki i czas związane z tradycyjnymi inwestycjami w infrastrukturę.

W jaki sposób BESS integrują się z energią odnawialną?

Systemy BESS mogą magazynować nadmiarową energię wytworzoną przez źródła odnawialne, takie jak energia słoneczna i wiatrowa, w okresach szczytowej produkcji. Zmagazynowana energia może być następnie wykorzystywana w okresach wysokiego zapotrzebowania, co ogranicza przycinanie mocy z odnawialnych źródeł energetycznych i zwiększa opłacalność finansową dla operatorów.

Jakie są korzyści z systemów BESS za licznikiem dla przedsiębiorstw?

Systemy BESS za licznikiem pomagają przedsiębiorstwom obniżać opłaty za szczytowe zapotrzebowanie w rynkach opartych na strefach czasowych, magazynując i zwalniając energię w celu wyrównania szczytów zużycia mocy. Te systemy mogą znacznie zmniejszyć wydatki na energię, często spłacając się w ciągu kilku lat.

Jaką rolę odgrywają systemy BESS w wirtualnych elektrowniach?

Systemy BESS są kluczowym elementem wirtualnych elektrowni, umożliwiając agregację zasobów magazynowania energii z różnych lokalizacji w celu świadczenia usług sieciowych. Pomagają one w stabilizacji sieci, zmniejszają potrzebę budowy nowej infrastruktury oraz tworzą dodatkowe źródła przychodów dla właścicieli akumulatorów.