



Odnawialne źródła energii (OZE) stają się kluczowym elementem transformacji energetycznej. Jednym z wyzwań, które towarzyszy rozwijaniu OZE, jest zarządzanie niestabilną produkcją energii wynikającą z naturalnych cykli pogodowych i dobowych. Rozwiązaniem tego problemu jest integracja magazynów energii, które pozwalają na gromadzenie nadwyżek energii oraz jej wykorzystanie w momentach większego zapotrzebowania.
W Polsce istnieje wiele przykładów efektywnego wykorzystania magazynów energii w połączeniu z OZE. Poniżej opisujemy niektóre z nich: farma fotowoltaiczna na Górze Żar, magazyn energii na stacji Garbce, instalacja OZE w Zawierciu realizowana przez firmę Elemental oraz system OZE w Gaju Oławskim. To tylko kilka przykładów inwestycji, które doskonale sprawdziły się przemyśle energetycznym, transportowym, recyklingowym i produkcyjnym. Wnioski z tych wdrożeń mogą pomóc przedsiębiorcom w podejmowaniu decyzji o inwestycji w hybrydowy system zasilania na potrzeby własnej działalności gospodarczej.
PGE EO była pierwsza czyli farma fotowoltaiczna i magazyn na Górze Żar
Góra Żar, położona w Beskidzie Małym, jest jednym z ciekawszych miejsc w Polsce, gdzie technologia odnawialnych źródeł energii została zintegrowana z otoczeniem przyrodniczym. Na zboczach tej góry zainstalowano farmę fotowoltaiczną o mocy 600 kW, która w pełni wykorzystuje sprzyjające warunki nasłonecznienia regionu. Co ważne, farma ta współpracuje z magazynem energii, co pozwala na efektywne zarządzanie niestabilną produkcją energii słonecznej.
Po trwających półtora roku badaniach zakończonych w połowie 2023 r. poznaliśmy efekty pracy należącego do PGE Energia Odnawialna, z Grupy PGE, magazynu energii na górze Żar. Wyniki testów jednoznacznie pokazały, że tego typu instalacje mogą w pełni świadczyć usługi systemowe, zwiększając elastyczność pracy współpracujących z nimi obiektów oraz stabilizując i regulując pracę sieci dystrybucyjnych średniego napięcia. Magazyn energii o mocy 500 kW i pojemności użytkowej 750 kWh powstał w 2021 r. obok należącej do PGE EO farmy fotowoltaicznej. Składa się z dwóch kontenerów wyposażonych w układy bateryjne w technologii NMC (litowo-niklowo-magnezowo-kobaltowej) i przekształtniki AC/DC (przekształcające prąd stały w przemienny) oraz stacji transformatorowej nN/SN. Przygotowany został on do pracy bezobsługowej w ramach systemu zdalnego nadzoru i sterowania PGE Energia Odnawialna.
Zgodnie ze strategią, Grupa PGE do 2030 r. wybuduje magazyny energii o łącznej mocy co najmniej 800 MW. Największy projekt – o mocy 205 MW – powstanie w Żarnowcu. Dodatkowo PGE Energia Odnawialna zamierza uruchomić tego typu obiekty przy swoich farmach wiatrowych. Wyniki projektu oraz infrastruktura testowa pomogą wdrożyć nowoczesne rozwiązanie jakim jest cable pooling, czyli współdzielenie infrastruktury i mocy przyłączeniowej pomiędzy aktywami OZE.
To bardzo dobra informacja dla przedsiębiorców planujących inwestycje we własne odnawialne źródła energii. Powstanie licznych magazynów energii w Polsce jest koniecznością m.in. ze względu na dynamiczny rozwój rozproszonych źródeł energii. Ponieważ produkcja z wiatraków czy fotowoltaiki jest zależna od zmiennych warunków atmosferycznych, coraz bardziej niezbędne staje się dodatkowe stabilizowanie pracy sieci elektroenergetycznych. Stosowane dotychczas metody, wykorzystujące elastyczność dużych jednostek wytwórczych, są niewystarczające, a dodatkowo nie odpowiadają potrzebom lokalnym na poziomie sieci średniego i niskiego napięcia. Dlatego, aby obniżyć straty energii oraz koszty z tym związane, kluczowe okazuje się stworzenie rozwiązań, które pozwolą stabilizować generację jak najbliżej źródeł OZE oraz dostosowywać ją automatycznie do lokalnych warunków panujących w sieci. Dzięki magazynom energii można łagodzić skutki włączania do Krajowego Systemu Elektroenergetycznego źródeł odnawialnych o zmiennej dyspozycyjności, a także zwiększyć zdolności przyłączeniowe nowych wolumenów mocy z OZE i poprawić charakterystykę pracy sieci. Dzięki temu zwiększone zostaną moce przyłączeniowe co otwiera nowe możliwości przed firmami planującymi inwestycje w OZE.
Energia z magazynu dla Pendolino czyli magazyn energii na stacji Garbce
Magazyn energii, który powstał na potrzeby kolei na przystanku kolejowym w Garbcach, w gminie Żmigród (50 km od Wrocławia), może jednorazowo zasilić przejazd pociągu poruszającego się z prędkością 160 km na godzinę. Umożliwiają to cztery kontenery bateryjne zawierające łącznie 4240 nowoczesnych ogniw litowo-jonowych. Magazyn wzmocni bezpieczeństwo i jakość dostaw energii dla kolei, zbilansuje moc pobieraną z Krajowego Systemu Energetycznego oraz pozwoli na efektywniejsze wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w ramach Programu Zielona Kolej. Wartość projektu to prawie 20 mln zł. Magazyn powstał we współpracy z Uniwersytetem Zielonogórskim co jest dodatkowo ciekawym przykładem kooperacji biznesu ze środowiskiem naukowym.
Instalacja w Garbcach o mocy 5,5 MW i pojemności użytecznej 1,2 MWh jest największym magazynem energii pracującym na potrzeby trakcyjne w Europie. W czterech kontenerach znajdują się baterie litowo-jonowe wykonane w technologii NMC. To rozwiązanie uwzględnia specyfikę zasilania kolei, umożliwiając powolne ładowanie magazynu i szybkie oddanie zgromadzonej energii, kiedy przejeżdża pociąg. Magazyn w ciągu kilku sekund jest w stanie zasilić nawet najszybsze pociągi, w tym Pendolino. Sercem magazynu jest przekształtnik energoelektroniczny DC/DC, który pracuje bezpośrednio na napięciu stałym, co jest nowatorskim rozwiązaniem na skalę Europy. W innych systemach kolejowych, zasilanych napięciem stałym, magazyny trakcyjne dają na wyjściu prąd przemienny, co wymusza dodatkową konwersję DC/AC/DC. Pominięcie tej transformacji znacząco usprawnia pracę magazynu i skutkuje oszczędnością energii, której nie traci się na etapach przejściowych.
Garbce to pierwszy z planowanych ok. 300 „power banków” dla polskich kolei. Każdy z nich będzie elementem szerszego ekosystemu zasilania, na który składać się także będzie podstacja trakcyjna oraz docelowo farma fotowoltaiczna lub inne odnawialne źródło energii – tworząc Lokalny Obszar Bilansowania (LOB). Magazyn jest w pełni opomiarowany oraz zautomatyzowany, co pozwala na zdalne sterowanie oraz konfigurację wybranych parametrów pracy adekwatnie do potrzeb. Cały system stworzyła i wdrożyła polska firma PKP Energetyka. Powstało rozwiązanie, które jest unikatowe na skalę europejską. Uwzględnia specyfikę polskiej kolei i krajowego systemu zasilania poprzez określenie optymalnych wartości mocy i pojemności.
Recykling zasilany zieloną energią: Jak to zrobił Elemental Strategics Metal.
Jednak największy w Polsce i najnowocześniejszy w Europie bateryjny magazyn energii w technologii Li-ion został uruchomiony w zakładzie Elemental Strategic Metals w Zawierciu. Posiada pojemność 14 MWh i moc 7 MW. Generuje oszczędności od 2 do ponad 5 mln zł rocznie. A zbudowała go spółka z kapitałem założycielskim 10 tyś. złotych! I to powinno być argumentem przemawiającym do każdego przedsiębiorcy!
Powstały w Zawierciu BESS (Battery Energy Storage Systems) został zaprojektowany i wykonany w technologii kontenerowej. Magazyn jest podłączony do sieci średniego napięcia zakładu. W skład systemu wchodzi siedem kontenerów zawierających baterie litowo-jonowe wyprodukowane w technologii LFP (Lithium Iron Phosphate – LiFePO4). Każdy z nich zawiera ogniwa o pojemności 2 MWh i mocy 1 MW. Te ostatnie nadzorowane są przez BMS (Battery Management System). BMS odpowiada za monitorowanie stanu i bezpieczeństwa poszczególnych elementów składowych i kontroluje między innymi takie parametry jak napięcie, temperatura, SoC (State of Charge), SoH (State of Health) oraz prąd ładowania i rozładowania akumulatorów. System BMS komunikuje się z nadrzędnym systemem EMS (Energy Management System) magazynu, który odpowiada za zarządzanie pracą tej placówki oraz instalacji PV o mocy 12M Wp, kontrolując przepływ energii pomiędzy siecią, instalacją PV a odbiornikami fabryki zgodnie z ustawionymi scenariuszami pracy.
Modułowa konstrukcja magazynu pozwoliła na jego funkcjonalny podział jako trzy, pracujące równolegle, niezależne elementy MBME (Moduł Bateryjnego Magazynu Energii). Każdy MBME wchodzący w skład systemu może funkcjonować samodzielnie i składa się z: kontenerów bateryjnych z systemem BMS, grupy przekształtników PCS, systemu zasilania potrzeb własnych oraz stacji transformatorowych STS.
Dzięki magazynowi energii możliwe jest gromadzenie nadwyżek produkcji w czasie, gdy generacja energii z paneli fotowoltaicznych przewyższa bieżące zapotrzebowanie zakładu, a następnie jej wykorzystanie w godzinach szczytu. W ten sposób firma nie tylko zmniejsza emisję gazów cieplarnianych, ale także zwiększa swoją konkurencyjność na rynku poprzez obniżenie kosztów energii.
Spektakularny Gaj Oławski
W 2012 r. firma produkcyjna Promet-Plast zajmująca się wytwarzaniem produktów medycznych z tworzyw sztucznych stanęła przed wyzwaniem obniżenia kosztów wytwarzania przez redukcję kosztów energii. Dziś zakład oprócz swojej wytwórczej działalności (całkowicie już zautomatyzowanej) prowadzi dywersyfikacyjną działalność w zakresie OZE, poprzez produkcję energii elektrycznej wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii. Farmy wiatrowej, składającej się z: 10 turbin wiatrowych – 21MW i AHE ( AgroHydroEnergy) 10 MW. AHE to system, który wykorzystuje panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe oraz systemy zbierania i wykorzystywania wody deszczowej, by zintegrować produkcję rolną z generowaniem zielonej energii. Na ogromnym terenie pod panelami PV firma produkuje również rośliny wykorzystywane do produkcji biogazu. Całość wspierają magazyny energii 12 MWh. Do tego dochodzi Elektrolizer 5 MW. Na farmie stosuje się trigenerację wodorową ( 1 MW / 1,2 MWe i metanową ( 1 MW /1,2MWe ). Trigerencja jest to jednoczesne lub sekwencyjne wytwarzanie ciepła, energii elektrycznej oraz chłodzenia, w jednym zintegrowanym procesie. System trigeneracji pozwala na obniżenie ilości i kosztów energii pierwotnej, która konieczna byłaby do wygenerowania każdego z tych trzech produktów odrębnie.
Działalność w zakresie OZE zdecydowanie obniża koszty produkcji zasadniczej branży, jaką jest wytwarzanie produktów z tworzyw sztucznych (produkcja energochłonna), a tym samym umożliwiając realizację bardzo ważnego, strategicznego celu firmy jakim jest produkcja w konwencji zeroenergetycznej i zeroemisyjnej Co2. Jest to bowiem w obecnych czasach warunek konieczny do realizacji eksportu produktów na rynki Unii Europejskiej, a w szczególności Niemiec. Promet-Plast jest pierwszym w Polsce zakładem produkcji artykułów medycznych w technologii zerowej emisji CO2.
Integracja odnawialnych źródeł energii z magazynami energii staje się kluczowym elementem nowoczesnych systemów energetycznych. Jak to często bywa szlak przecierają zwykle duże podmioty. To ich doświadczenia stały się wskazówką dla innych branż przemysłowych. Bezpośrednie doświadczenia z Góry Żar i Garbców wykorzystał np. Elemental. Spółka o kapitale 10 tyś. PLN pozyskała finansowanie na budowę swojego zakładu recyklingu baterii z pojazdów elektrycznych na poziomie 74 mln EUR. Wybudowała nowoczesny zakład z hybrydowym systemem energetycznym OZE i oszczędza od 2 do ponad 5 mln PLN rocznie na kosztach energii.
Z kolei Promet-Plast, spółka cywilna założona przez małżeństwo Elżbiety i Andrzeja Jeżewskiego w 1982 r., stworzyła pierwszy zeroemisyjny zakład produkcji artykułów medycznych z tworzyw sztucznych w Polsce. Dziś oprócz swojej podstawowej działalności jest liderem klastra energetycznego Gaj Oławski. Dzięki temu zyskała nie tylko firma ale cały region. Klaster zapewnia bowiem niezależność i bezpieczeństwo energetyczne, niskie ceny energii w regionie, nowe miejsca pracy związane z innowacyjnością i rozwojem, a także wpływa na modernizację obszarów wiejskich i pobudzenie energetyki prosumenckiej.
Przykłady z Gór Żar, Garbców, Zawiercia i Gaju Oławskiego pokazują, że inwestycje w hybrydowe OZE, wspierane magazynami energii przynoszą korzyści zarówno dla dużych jak i mniejszych firm z sektora MSP oraz dla społeczności lokalnych. Rozwój takich projektów w Polsce udowadnia, że technologia magazynowania energii staje się nieodzowną częścią transformacji energetycznej, zwiększając stabilność dostaw, redukując emisje i wspierając zrównoważony rozwój.
Autor jest specjalistą firmy BAAK Structured Finance, specjalizującej się w doradztwie finansowym w obszarze transformacji energetycznej i ESG.