Rozwój magazynów energii jest niezbędny dla stabilności systemu opartego na OZE

W 2024 r. prąd z OZE stanowił prawie 30 proc. polskiego miksu energetycznego, podczas gdy rok wcześniej było to ok. 27 proc. Szybki wzrost to dobra informacja, ponieważ świadczy o stopniowym zmniejszaniu się udziału energii ze źródeł konwencjonalnych. Jednak dalszy rozwój w tym kierunku wymaga sprawnie funkcjonującego systemu magazynowania energii. Magazyny energii, czyli urządzenia lub zespoły urządzeń przyłączone do sieci i służące do przechowywania energii, to warunek zapewnienia równowagi między produkcją energii a jej wykorzystaniem. A co za tym idzie – zwiększenia stabilności systemu energetycznego.

Magazyny energii są warunkiem stabilności systemu opartego na OZE

Choć udział procentowy OZE w ogólnym miksie energetycznym Polski zwiększa się, to do oparcia systemu w głównej mierze na zielonej energii jest jeszcze daleka droga. Jedna z największych przeszkód to nieprzewidywalność i zmienność pogody. Gdy warunki są sprzyjające, produkuje się nadwyżki energii, które mogą doprowadzić do przeciążeń sieci elektroenergetycznej. Z kolei brak odpowiedniego stopnia nasłonecznienia i wiatru przez dłuższy czas niósłby ryzyko przerw w dostawie prądu.

Jest to problem szczególnie widoczny w krajach, w których słońce i wiatr to główne źródła zielonej energii, tak jak w Polsce. W ubiegłym roku moc z instalacji fotowoltaicznych w naszym kraju wyniosła ok. 62 proc. łącznej mocy odnawialnych źródeł energii. Elektrownie wiatrowe znalazły się na drugim miejscu, pokryły ok. 30 proc. łącznej mocy.

Szansą na usprawnienie systemu są magazyny energii elektrycznej, które odbierają nadmiar energii i przechowują ją do czasu, gdy będzie mogła zostać wykorzystana.  Urządzenia zapobiegają przeciążeniu sieci i wspierają stabilizację dostaw energii. Dostarczanie zgromadzonych nadwyżek energii w momentach wysokiego popytu zredukowałoby potrzebę utrzymywania kosztownej rezerwy opartej na węglu i gazie. A z kolei uniezależnienie się od paliw kopalnych umożliwiłoby spadek cen energii, które w przypadku konwencjonalnych źródeł w dużej mierze zależą od sytuacji geopolitycznej i kosztów praw do emisji.

Obecne technologie magazynowania nie są doskonałe

Magazyny energii są już w powszechnym użytku. Wykorzystuje się kilka różnych technologii, jednak nie są to rozwiązania idealne. Popularne są m.in. akumulatory czy baterie litowo-jonowe (Li-Ion), podobne do tych montowanych w telefonach czy laptopach. Mogą być wielokrotnie ładowane, np. z ogniw fotowoltaicznych w dzień, a następnie wykorzystywane do zasilania urządzeń w nocy czy podczas złej pogody. Problemem w tej technologii jest m.in. czas, przez jaki energia może być zmagazynowana. Zależy on od typu i pojemności urządzenia, większość z nich pozwala jednak na przechowywanie energii przez maksymalnie kilka dni, co wystarcza do pokrycia jedynie krótkoterminowych braków w produkcji energii. 

Baterie i akumulatory tego typu nie są dostatecznym zabezpieczeniem na wypadek przedłużających się okresów niskiej produkcji prądu. Do użytku przemysłowego (przede wszystkim w zimie) potrzeba magazynów o wielokrotnie wyższych pojemnościach. Drugim problemem jest maksymalna żywotność magazynów. Zwykle wynosi ona ok. 15 lat lub ok. 6 tys. pełnych cykli.

Najpopularniejszą, bo stanowiącą 99 proc. światowych systemów magazynowania, technologią gromadzenia energii są zbiornikowe elektrownie wodne, czyli magazyny hydroenergetyczne. Mają one póki co największą efektywność przechowywania dużych ilości energii, także w stosunku do kosztów. Jednak budowa większej liczby takich magazynów jest utrudniona. Proces inwestycyjny w Polsce jest długi (trwa ok. 10 lat), kosztowny (nawet do 7 mld zł) i skomplikowany, bo wymaga ingerencji w środowisko.

Polscy naukowcy nadzieją na rozwój technologii magazynowania

Nadzieję na poprawę efektywności przechowywania energii dają trwające prace nad rozwojem nowych technologii. Mogą one wspomóc lub zastąpić obecnie stosowane rozwiązania. Wśród obiecujących systemów wymienia się:

• baterie sodowo-jonowe, podobne do litowo-jonowych, jednak wykorzystujące tańszy i bardziej dostępny sód zamiast litu;
• baterie przepływowe, w których magazynowanie energii możliwe jest dzięki reakcjom chemicznym zachodzącym w cieczy elektrolitycznej na bazie wody;
• zielony wodór, czyli gaz produkowany w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii z OZE – przeszkodą w szerszym wykorzystaniu technologii są wysokie koszty wytwarzania i niewielka efektywność procesu – wymaga on sporej ilości energii;
• cewki nadprzewodzące i superkondensatory – obecnie ze względu na ograniczenia technologiczne są wykorzystywane jedynie do krótkoterminowego magazynowania energii, ale trwają prace nad wykorzystaniem ich na większą skalę.

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracują obecnie nad interesującym rozwiązaniem, jakim są grawitacyjne magazyny energii, które mają powstać na terenach pogórniczych. Idea działania opiera się na zasadzie, zgodnie z którą część nadwyżki energii w sieci wykorzystuje się, aby przenieść ciężar, np. w postaci bloku, na górę wzniesienia czy szybu. W sytuacji deficytu energii obiekt jest spuszczany z powrotem i opada sam dzięki sile grawitacji, produkując przy tym prąd. Do tej pory koncepcja zakładała, że do poruszania ciężaru będzie służył dźwig. Ale polscy badacze proponują inne rozwiązania: w pierwszym ciężary mają być wciągane na dużą wysokość po szynach, w drugim – po przenośnikach taśmowych.

Grawitacyjne magazyny energii mogłyby być sposobem na wykorzystanie kopalni wydobywczych i odkrywkowych po zakończeniu eksploatacji. Według obliczeń Międzynarodowego Instytutu Analizy Systemów Stosowanych, gdyby zaadaptować w ten sposób wszystkie opuszczone szyby na świecie, można by zyskać miejsce na magazynowanie nawet 70 TWh mocy, a więc tyle, ile zużywa się globalnie przez jeden dzień.

Źródło informacji: akademiaesg.pl

Przeczytaj także: Jak budować kulturę organizacyjną opartą na wartościach ESG?

Last Updated on 9 grudnia, 2025 by Katarzyna Zawadzka