Trudny początek magazynów energii


20-11-2021 16:55:44

Z dr hab. inż. Katarzyną Agnieszką Lota z Instytutu Metali Nieżelaznych, Sieć Badawcza Łukasiewicz - Centralnego Laboratorium Akumulatorów i Ogniw w Poznaniu rozmawia Zygmunt Jazukiewicz.

 - Jaki obecnie jest praktyczny rezultat projektów badawczych Instytutu dotyczących magazynów energii?

- W Instytucie Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, należącym do Sieci Badawczej Łukasiewicz, już od jakiegoś czasu są prowadzone badania związane z rozwojem magazynów energii opartych przede wszystkim na chemicznych źródłach prądu do zastosowania we współpracy z OZE. Wykorzystanie tego typu magazynów energii ma niezaprzeczalną zaletę, mianowicie łatwość zmiany skali rozwiązania, poprzez zastosowanie dodatkowych modułów. Jednym z projektów, finansowanym przez NCBR w ramach programu Gekon, była praca pt. „Duże magazyny energii elektrycznej współpracujące z odnawialnymi źródłami energii”. Projekt realizowany był z Impact Clean Power Technology S.A., który obecnie oferuje rozwiązania dla domu, biznesu oraz energetyki i przemysłu.

Celem projektu było stworzenie prototypów oraz wprowadzenie do produkcji dwóch innowacyjnych grup magazynów energii elektrycznej dedykowanych do współpracy z OZE z przeznaczeniem dla stacji bazowych telefonii GSM oraz systemów komunikacji kryzysowej. Kolejny projekt, również finansowany z funduszy NCBR, był realizowany we współpracy z Wojskowym Instytutem Techniki Inżynieryjnej im. prof. Józefa Kosackiego. Projekt pt. „Hybrydowy system magazynowania i buforowania energii podwójnego zastosowania” zakładał opracowanie i wykonanie hybrydowego systemu magazynowania i buforowania energii podwójnego zastosowania, w ramach którego opracowano prototypy hybrydowych magazynów energii, zawierających w swej konstrukcji moduły zasilania, wykonane z różnych chemicznych źródeł prądu o wyznaczonych parametrach elektrycznych i preferowanych zastosowaniach wraz z systemem nadzoru magazynu energii. W ramach wykonanych prac prowadzono całościowe testy hybrydowego magazynu energii pod względem możliwości zasilnia z generatorów energii typu OZE (panele fotowoltaiczne oraz turbina wiatrowa) w instalacji typu off-grid. Obecnie trwają prace związane z wdrożeniem wyników projektu.

 - Co jest głównym problemem przy zastosowaniu magazynów energii dla OZE: sama technologia produkcji czy też ich absorpcja przez sieć energetyczną?

- Z długofalowej perspektywy przechowanie nadwyżek energii elektrycznej w magazynach energii, a wyprodukowanej przez OZE, czyli w przypadku prosumentów zazwyczaj z instalacji fotowoltaicznych, może być atrakcyjne ze względów ekonomicznych. Dzieje się tak, w przypadku, gdy zużycie energii w ciągu dnia jest niewielkie, a jej produkcja przewyższa zużycie. Obecnie wyprodukowany nadmiar energii w instalacjach prosumenckich oddawany jest do sieci. Rosnąca ilość prosumenckich instalacji fotowoltaicznych wpływa na problemy z bilansowaniem energii w sieci elektrycznej, wynikające m.in. z braku przystosowania infrastruktury zakładów energetycznych.

Niestety, w początkowym okresie inwestycji przy zakupie instalacji fotowoltaicznej należy uwzględnić odpowiedni falownik umożliwiający ładowanie magazynu energii i zarządzanie tam zgromadzoną energią, oraz koszt samego magazynu. Stąd też, rozwiązanie to nie jest jeszcze dostatecznie popularne. Na rynku istnieje kilka firm oferujących magazyny energii do instalacji fotowoltaicznych. Prawdopodobnie, w niedalekiej przyszłości regulacje prawne dla rynku energetycznego wymuszą na właścicielach instalacji zakup takich magazynów

- Czy przeprowadzono rachunek ekonomiczny systemu OZE - magazyny energii? Kto powinien to robić? Pod jakimi warunkami to może być opłacalne?

- Regulacje prawne na rynku energetycznym wpłyną na popyt na magazyny energii. Przy wyborze technologii, w jakiej będzie wykonany magazyn energii odbiorca końcowy musi uwzględnić przede wszystkim koszt magazynu, który wynika nie tylko z zastosowanych ogniw (i tutaj ważne są takie parametry jak cena i żywotność ogniw), ale również z niezbędnych systemów zarządzania energią i systemów klimatyzacyjnych (chłodzenie, grzanie) bezpośrednio przekładających się na długość pracy układu, czyli tzw. koszt eksploatacji i utrzymania.

- Wydaje się, że projekty typu: Synteza i właściwości elektrochemiczne kompozytów polipirol/nanostruktury węglowe, czy też inne, dotyczące zaawansowanych materiałów, m.in. grafenu czy biopolimerów są na wczesnym etapie pod względem wdrożeniowym. Jakie materiały są najbardziej obiecujące?

- W Instytucie prowadzimy również badania podstawowe, dotyczące m.in. opracowywania nowych komponentów chemicznych źródeł prądu, począwszy od materiałów elektrodowych, poprzez elektrolity i separatory. Badania te, finansowane były przede wszystkim w ramach projektów pozyskanych z Narodowego Centrum Nauki. Z założenia badania takie, kończą się na niskim stopniu gotowości technologicznej. Wyniki badań, np. opracowane nowe materiały implementujemy w skali modelowej. Ze względu brak krajowych producentów, badania te niestety często pozostają upubliczniane jedynie w postaci artykułów i wystąpień na konferencjach naukowych. Niemniej jednak, stanowią bazę do dalszych badań przemysłowych i prac rozwojowych w przypadku pozyskania przedsiębiorcy zainteresowanego zaimplementowaniem wyników tych badań.

- Problem magazynowania energii występuje w każdym państwie podejmującym programy wykorzystania OZE. Zwłaszcza dotyczy to Unii Europejskiej. Czy można liczyć na efektywną współpracę międzynarodową?

- Obowiązujący Europejski Strategiczny Plan w Dziedzinie Technologii Energetycznych (plan EPSTE) jest krokiem w kierunku przyspieszenia przejścia UE na system energetyczny neutralny dla klimatu. Neutralność energetyczna zostanie osiągnięta poprzez rozwój konkurencyjnych i ekonomicznych technologii niskoemisyjnych. Plan ten pomaga promować współpracę między krajami UE, przedsiębiorstwami i instytucjami badawczymi, realizując kluczowe cele unii energetycznej. Założenia wzrostu wykorzystania odnawialnych źródeł energii w krajach członkowskich Unii Europejskiej bezpośrednio przekładają się na tematykę projektów ogłoszonych do realizacji w latach 2021-2022 w ramach programu Horyzont Europa w Klastrze 5: Klimat, energia i mobilność. Program prac ogłoszony w sierpniu 2021 zawiera tematy związane z rozwojem technologii bateryjnych, począwszy od materiałów, poprzez projektowanie i produkcję ogniw, a kończąc na recyklingu. Holistyczne podejście do cyklu życia baterii powinno przełożyć się na większy udział odnawialnych źródeł energii w rynkach energii zarówno dla osób fizycznych jak i przedsiębiorstw.

W ostatnim roku również Narodowe Centrum Badań i Rozwoju uruchomiło kilka programów i przedsięwzięć związanych z technologiami magazynowania energii. Obecnie trwa nabór wniosków w 1 konkursie pt.: „Nowe technologie w zakresie energii”. W konkursie tym, jeden z obszarów tematycznych dotyczy magazynów energii i mikrosieci energetycznych i cieplnych. W ramach tego obszaru zdefiniowano temat: „Budowa lokalnych magazynów energii w różnych technologiach, zintegrowanych z OZE”. Innym przedsięwzięciem ogłoszonym przez NCBR w trybie zamówienia przedkomercyjnego jest „Magazynowanie energii elektrycznej”. Przedsięwzięcie to ma umożliwić rozwój rynku magazynów energii elektrycznej. Zadania badawcze realizowane są w dwóch równoległych strumieniach: „Bateria” dotyczącego opracowania technologii ogniw galwanicznych oraz w strumieniu „System” dotyczącego opracowania całej instalacji (tj. urządzenia sterującego, baterii systemowej i niezbędnego okablowania). W ramach strumienia „System” swoje rozwiązania opracowuje m.in. konsorcjum instytutów Sieci Badawczej Łukasiewicz, mianowicie Instytut Elektrotechniki - lider konsorcjum i Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu.

- Dziękuję za rozmowę.

Sieć Badawcza Łukasiewicz to trzecia pod względem wielkości sieć badawcza w Europie. Dostarcza atrakcyjne, kompletne i konkurencyjne rozwiązania technologiczne. Oferuje biznesowi unikalny system „rzucania wyzwań”, dzięki któremu grupa 4 500 naukowców w nie więcej niż 15 dni roboczych przyjmuje wyzwanie biznesowe i proponuje przedsiębiorcy opracowanie skutecznego rozwiązania wdrożeniowego. Angażuje przy tym najwyższe w Polsce kompetencje naukowców i unikalną w skali kraju aparaturę naukową. Co najważniejsze – przedsiębiorca nie ponosi żadnych kosztów związanych z opracowaniem pomysłu na prace badawcze. Przedsiębiorca może zdecydować się na kontakt nie tylko przez formularz na stronie https://lukasiewicz.gov.pl/biznes/ ale także w ponad 50 lokalizacjach: Instytutach Łukasiewicza i ich oddziałach w całej Polsce Potencjał Łukasiewicza skupia się wokół takich obszarów badawczych jak: Zdrowie, Inteligentna mobilność, Transformacja cyfrowa oraz Zrównoważona gospodarka i energia.

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl