Energia w różnych formach otacza nas od zawsze i jest najważniejszą składową wszechświata. Odkąd nauczyliśmy się pozyskiwać (w zasadzie przetwarzać) energię do celów cywilizacyjnych zawsze problemem było jej magazynowanie, czy była to energia cieplna czy też mechaniczna, sposób jej magazynowania zawsze wprowadzał duże straty i problemy. Jednak człowiek to rozumne stworzenie i już przed nastaniem ery elektryczności wykorzystywał dostępne w przyrodzie możliwości. Przykładem może być tu ogień, rzecz miła i dająca energię cieplną pochodzącą ze spalania odpowiedniego paliwa (np. drewno w różnej postaci) wymagająca jednak ciągłej kontroli oraz stwarzająca ryzyko pożaru. Ludy pierwotne zauważyły że kamienie którymi otaczano ogniska mocno się rozgrzewają i nawet po wygaśnięciu ognia jeszcze przez dłuższy czas oddają miłe ciepło, wystarczyłoby takie rozgrzane kamienie przenieść do właściwego miejsca i cieszyć się ogrzewaniem. Oczywiście sprawność takiego "magazynu energii" cieplnej była bardzo niewielka i zaczęto szukać bardziej efektywnych systemów ogrzewania. Podobnie z magazynowaniem energii mechanicznej, płynąca woda daje w zasadzie ciągłą energię ale co w przypadku suszy? Podpatrzywszy bobry zaczęto budować tamy, dawało to podwójną korzyść gdyż pozwalało zmagazynować dużą ilość wody mogącej napędzać np. koła wodne w młynach oraz nawadniać uprawy w czasie suszy czy też zapewnić wodę pitną. Również sprężynę naciągu w zegarach mechanicznych można traktować jako swego rodzaju magazyn energii mechanicznej napędzającej werk.
Rozwój przemysłu petrochemicznego oraz wydobywczego węgla kamiennego pozwolił zaś magazynować energię w tzw. nośnikach energii (węgiel, gaz, paliwa płynne) które łatwo mogły być magazynowane (hałdy, zbiorniki) i używane do wytwarzania energii cieplnej oraz mechanicznej a także elektrycznej. Jednak tak naprawdę to dopiero energia elektryczna ze względu łatwość transportu oraz wytwarzania była motorem postępu w dziedzinie magazynowania energii. Pomińmy chemiczne ogniwa jednorazowe (baterie) gdyż nie nadają się do budowy magazynów. Same magazyny energii elektrycznej są znane od lat, były budowane od dawna z wykorzystaniem różnych typów akumulatorów zarówno kwasowych jak i zasadowych. Stosowane były głównie zawodowo w energetyce czy kolei oraz telekomunikacji do zapewnienia zasilania wrażliwej infrastruktury sterowniczej w przypadku przerw w dostawach energii sieciowej.
Wraz z rozwojem OZE (Odnawialne Źródła Energii) czyli fotowoltaiki zarówno konsumenckiej jak też zawodowej oraz energii wiatrowej znaczenie magazynów energii znacząco wzrosło. Wynika to z małej stabilności OZE jako głównego zasilania, i tu właśnie magazyny energii są pewnego rodzaju buforem dla zapewnienia tej stabilności. Dla większości instalacji "gwarantem" stabilności zasilania jest sieć elektroenergetyczna i choć zapowiadający się w przyszłości kryzys energetyczny stwarza potencjalne problemy to jednak sieć jest dalej w głównej mierze wykorzystywana jako wirtualny magazyn energii dla źródeł odnawialnych. Po prostu gdy nasza instalacja PV w systemie on-grid produkuje energię a my z niej nie korzystamy jest ona "wpompowywana" w sieć i ktoś inny z niej aktualnie korzysta. I analogicznie w sytuacji odwrotnej (my korzystamy a ktoś nie). Co się jednak stanie gdy elektrownia wyłączy nam zasilanie bądź wystąpi jakaś poważniejsza awaria na linii zasilającej? Zostaniemy pozbawieni energii elektrycznej mimo posiadania instalacji PV i "Mojego Prądu"! Wynika to z tego, iż zdecydowana większość osprzętu (falowniki/invertery) stosowanego w takich systemach wymaga do pracy zasilania z sieci.
Tu magazyn energii wraz z dedykowanym falownikiem hybrydowym bądź off-grid pozwala na większą swobodę i uniknięcie zaników zasilania.
Sam magazyn energii to nic innego jak bateria akumulatorów wraz z odpowiednim systemem kontroli i zarządzania. Oczywiście, rodzaj użytych akumulatorów ma znaczenie kluczowe. Ja, jak i kilku innych "zapaleńców" z forum używamy typowych kwasowych, AGM czy zasadowych.
Firmowe, dedykowane magazyny energii to mocno skomplikowane urządzenia, często zawierające własny komputer sterujący. Ze względu na trwałość/żywotność są przeważnie budowane w oparciu o ogniwa Li-Ion lub LiFePO4 czy też Li-Poli.
Na świecie już powstało i jest eksploatowane wiele zawodowych magazynów energii których moce oraz pojemności są wręcz oszałamiające i często przekraczają dziesiątki i setki MW a pozwalają magazynować energię liczoną już w tysiącach MWh. Przedstawiony na poniższej fotografii magazyn energii pozwala na zasilanie od 1600 do nawet 2400 domów (zależnie od poboru mocy) przez około 4 godziny.
Podobne magazyny mamy również w Europie, w okolicach Berlina w miejscowości Schwerin zlokalizowano magazyn o mocy 5-10 MW i pojemności 5-14,5MWh.
Polscy krajowi dostawcy energii nie pozostają daleko w tyle za światową czołówką i w naszym kraju również powstają zawodowe magazyny energii. Również i PKP Energetyka inwestuje w magazyny energii do zasilania trakcji kolejowej.
Jak w praktyce działa taki magazyn energii? Postaram się to w kilku słowach wyjaśnić. Magazyn energii przypomina w dużym uproszczeniu zasilacz UPS połączony z instalacją fotowoltaiczną lub turbiną wiatrową. Takie połączenie zapewnia uzupełnianie zapasu energii z "zielonych źródeł" co daje wymierne korzyści finansowe oraz zapewnia w pewnym stopniu niezależność energetyczną. Pozyskana z np. instalacji PV energia jest za dnia magazynowana a odbieramy ją w nocy. Pewną barierą są niestety koszty fabrycznych konsumenckich magazynów energii. Ceny w zależności od mocy i producenta bardzo się wahają, dla typowych pojemności stosowanych w gospodarstwach domowych (3-14kWh) jest to około 15 - 50 tyś zł co jest znaczącym wydatkiem. Jak już wspomniałem takie fabryczne magazyny to skomplikowane urządzenia co ma jedną niezaprzeczalną zaletę; pojemność zainstalowana jest skalowalna. Korzystając nawet z "banków" o różnej pojemności jesteśmy w stanie prawie dowolnie rozbudować nasz system, oprócz szyny głównej DC "banki" są wyposażone w dedykowany interfejs komunikacyjny (CAN, RS485 etc.). Wbudowany w magazyn energii system zarządzania dzięki wymianie informacji o swym stanie z falownikiem/inwerterem dobiera optymalne warunki pracy magazynując lub oddając energię według zapotrzebowania oraz o sytuacjach awaryjnych. Przy np. już dwóch zainstalowanych zestawach baterii gdy dołączony zostanie trzeci to "inteligencja" sterownika włączy ładowanie tylko dla nowego modułu. Podobnie w przypadku odbioru energii, przy niewielkim zapotrzebowaniu zestawy akumulatorów będą przełączane sekwencyjnie aby wydłużyć czas pracy a w razie gdy jest potrzebna większa moc oddadzą ją równolegle. Sprytne rozwiązanie nieprawdaż?
No dobrze, giganci energetyczni inwestują a co z nami zwykłymi odbiorcami? Czy posiadanie przydomowego magazynu energii jest/będzie konieczne? Czy może zostanie wprowadzony nakaz posiadania magazynu energii dla użytkowników instalacji PV? A Wy jak myślicie?
Rozwój przemysłu petrochemicznego oraz wydobywczego węgla kamiennego pozwolił zaś magazynować energię w tzw. nośnikach energii (węgiel, gaz, paliwa płynne) które łatwo mogły być magazynowane (hałdy, zbiorniki) i używane do wytwarzania energii cieplnej oraz mechanicznej a także elektrycznej. Jednak tak naprawdę to dopiero energia elektryczna ze względu łatwość transportu oraz wytwarzania była motorem postępu w dziedzinie magazynowania energii. Pomińmy chemiczne ogniwa jednorazowe (baterie) gdyż nie nadają się do budowy magazynów. Same magazyny energii elektrycznej są znane od lat, były budowane od dawna z wykorzystaniem różnych typów akumulatorów zarówno kwasowych jak i zasadowych. Stosowane były głównie zawodowo w energetyce czy kolei oraz telekomunikacji do zapewnienia zasilania wrażliwej infrastruktury sterowniczej w przypadku przerw w dostawach energii sieciowej.
Przykład baterii akumulatorów (magazyn energii) zasilania potrzeb własnych w kolejowej stacji trafo.
Wraz z rozwojem OZE (Odnawialne Źródła Energii) czyli fotowoltaiki zarówno konsumenckiej jak też zawodowej oraz energii wiatrowej znaczenie magazynów energii znacząco wzrosło. Wynika to z małej stabilności OZE jako głównego zasilania, i tu właśnie magazyny energii są pewnego rodzaju buforem dla zapewnienia tej stabilności. Dla większości instalacji "gwarantem" stabilności zasilania jest sieć elektroenergetyczna i choć zapowiadający się w przyszłości kryzys energetyczny stwarza potencjalne problemy to jednak sieć jest dalej w głównej mierze wykorzystywana jako wirtualny magazyn energii dla źródeł odnawialnych. Po prostu gdy nasza instalacja PV w systemie on-grid produkuje energię a my z niej nie korzystamy jest ona "wpompowywana" w sieć i ktoś inny z niej aktualnie korzysta. I analogicznie w sytuacji odwrotnej (my korzystamy a ktoś nie). Co się jednak stanie gdy elektrownia wyłączy nam zasilanie bądź wystąpi jakaś poważniejsza awaria na linii zasilającej? Zostaniemy pozbawieni energii elektrycznej mimo posiadania instalacji PV i "Mojego Prądu"! Wynika to z tego, iż zdecydowana większość osprzętu (falowniki/invertery) stosowanego w takich systemach wymaga do pracy zasilania z sieci.
Tu magazyn energii wraz z dedykowanym falownikiem hybrydowym bądź off-grid pozwala na większą swobodę i uniknięcie zaników zasilania.
Sam magazyn energii to nic innego jak bateria akumulatorów wraz z odpowiednim systemem kontroli i zarządzania. Oczywiście, rodzaj użytych akumulatorów ma znaczenie kluczowe. Ja, jak i kilku innych "zapaleńców" z forum używamy typowych kwasowych, AGM czy zasadowych.
Firmowe, dedykowane magazyny energii to mocno skomplikowane urządzenia, często zawierające własny komputer sterujący. Ze względu na trwałość/żywotność są przeważnie budowane w oparciu o ogniwa Li-Ion lub LiFePO4 czy też Li-Poli.
Przykład systemu PV wykorzystującego magazyn energii.
Źródło; materiały prasowe Victron Energy
Na świecie już powstało i jest eksploatowane wiele zawodowych magazynów energii których moce oraz pojemności są wręcz oszałamiające i często przekraczają dziesiątki i setki MW a pozwalają magazynować energię liczoną już w tysiącach MWh. Przedstawiony na poniższej fotografii magazyn energii pozwala na zasilanie od 1600 do nawet 2400 domów (zależnie od poboru mocy) przez około 4 godziny.
Magazyn energii w Tehachapi (USA) o mocy 8MW i pojemności 32MWh wykorzystujący ogniwa Li-Ion.
Źródło; Wikipedia
Podobne magazyny mamy również w Europie, w okolicach Berlina w miejscowości Schwerin zlokalizowano magazyn o mocy 5-10 MW i pojemności 5-14,5MWh.
Wnętrze magazynu energii w Schwerin.
Źródło; Wikipedia
Polscy krajowi dostawcy energii nie pozostają daleko w tyle za światową czołówką i w naszym kraju również powstają zawodowe magazyny energii. Również i PKP Energetyka inwestuje w magazyny energii do zasilania trakcji kolejowej.
Źródło; https://www.pkpenergetyka.pl/Aktualnosci/2021...homila-najwiekszy-trakcyjny-magazyn-energii-w
Jak w praktyce działa taki magazyn energii? Postaram się to w kilku słowach wyjaśnić. Magazyn energii przypomina w dużym uproszczeniu zasilacz UPS połączony z instalacją fotowoltaiczną lub turbiną wiatrową. Takie połączenie zapewnia uzupełnianie zapasu energii z "zielonych źródeł" co daje wymierne korzyści finansowe oraz zapewnia w pewnym stopniu niezależność energetyczną. Pozyskana z np. instalacji PV energia jest za dnia magazynowana a odbieramy ją w nocy. Pewną barierą są niestety koszty fabrycznych konsumenckich magazynów energii. Ceny w zależności od mocy i producenta bardzo się wahają, dla typowych pojemności stosowanych w gospodarstwach domowych (3-14kWh) jest to około 15 - 50 tyś zł co jest znaczącym wydatkiem. Jak już wspomniałem takie fabryczne magazyny to skomplikowane urządzenia co ma jedną niezaprzeczalną zaletę; pojemność zainstalowana jest skalowalna. Korzystając nawet z "banków" o różnej pojemności jesteśmy w stanie prawie dowolnie rozbudować nasz system, oprócz szyny głównej DC "banki" są wyposażone w dedykowany interfejs komunikacyjny (CAN, RS485 etc.). Wbudowany w magazyn energii system zarządzania dzięki wymianie informacji o swym stanie z falownikiem/inwerterem dobiera optymalne warunki pracy magazynując lub oddając energię według zapotrzebowania oraz o sytuacjach awaryjnych. Przy np. już dwóch zainstalowanych zestawach baterii gdy dołączony zostanie trzeci to "inteligencja" sterownika włączy ładowanie tylko dla nowego modułu. Podobnie w przypadku odbioru energii, przy niewielkim zapotrzebowaniu zestawy akumulatorów będą przełączane sekwencyjnie aby wydłużyć czas pracy a w razie gdy jest potrzebna większa moc oddadzą ją równolegle. Sprytne rozwiązanie nieprawdaż?
No dobrze, giganci energetyczni inwestują a co z nami zwykłymi odbiorcami? Czy posiadanie przydomowego magazynu energii jest/będzie konieczne? Czy może zostanie wprowadzony nakaz posiadania magazynu energii dla użytkowników instalacji PV? A Wy jak myślicie?
