Akumulační systémy a jejich integrace s OZE

Rozvoj obnovitelných zdrojů energie (OZE) a distribuované výroby přináší nové technologické trendy v distribučních sítích. Mezi nejvýznamnější patří stabilizace sítí, zahrnující monitorování toků energií, řízení výkonů a regulaci účiníku. Nová řešení by měla zaručit efektivní regulaci napětí a frekvence.

Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 1/2018.

Technologie řízení toků činného a jalového výkonu spadají do kategorie řešení, kam řadíme funkcionalitu střídačů s dálkovým ovládáním, řešení stupňovitě spínané kompenzace účiníku, statické synchronní kompenzátory STATCOM, ale i transformátory. Příspěvek je zaměřený na akumulační systémy a technologie sekundárních článků, tzn. akumulátorů.

Akumulační systémy BESS (Battery Energy Storage Systems) mohou sloužit jak technologickým účelům ke stabilizaci sítí, tak obchodníkům k vyrovnávání odchylek a bilancování.

Pro úspěšnou přípravu akumulačního projektu BESS je nutné znát technické požadavky a zadání, které předurčují výběr technologie sekundárních článků. Všeobecné požadavky na parametry sekundárních článků, tzn. akumulátorů a baterií, jsou známy.

Stávající projekty ukazují, že mezi hodnocené technické parametry patří hlavně hustota energie (specifická hustota energie článku měřená ve Wh/kg, hustota energie Wh/l), dobíjecí a vybíjecí napětí, maximální dobíjecí a vybíjecí proudy, životnost (měřená jako 100%⊿SOC nebo také 0% DOD), rozměry a váha (pokud existují v tomto směru nějaká omezení), požadované provozní teploty a konečně i ekonomická efektivita.

Ze  srovnání je patrné, že Li-iontové akumulátory nabízejí optimální technické parametry a od nich odvozený poměr cena/výkon. Tento předpoklad a tvrzení platí obzvláště pro aplikace v dopravě, kde existují rozměrové a váhové limity.

Technologie vlastních akumulátorů není jediným technologickým aspektem akumulačních systémů. Funkčnost celého systému závisí na řídicí a výkonové elektronice, jako jsou BMS (balancery a nadstavbové systémy typu, EMS, SCADA, VPP, DR). Systémy EMS by měly být volně konfigurovatelné a nastavitelné podle potřeb uživatele a koncového zákazníka.

Modelování provozu distribuovaných zdrojů se tak stává nedílnou součástí dnešního řízení rozvodných sítí. Stávající koncepce budování mikrosítí (Micro Grids) včetně např. mikrokogenerace musí řešit nové provozní otázky spojené např. s energetickou bilancí jako součástí řešení Smart Grids. Otázkou zůstává, zda oblasti akumulačních systémů budou dominovat velké a střední systémy s instalací v sítích VN, nebo půjde spíše o rozvoj malých systémů provázejících výstavbu OZE zejména FVE.

Základním problémem pro rychlé rozšiřování akumulačních systémů není úroveň velkoobchodních, ale zejména maloobchodních cen elektrické energie, které jsou například ve středoevropském prostoru významně determinované energetickou politikou Německa, tzn. Energiewende. Výzkumné centrum v Jülichu odhaduje další vývoj ceny akumulačních systémů následovně: 1110 eur/kWh (stav 2014), 710 eur/kWh (stav 2016), 450 eur/kWh (odhad 2020), 350 kWh (odhad 2025).

Vzhledem vývoji maloobchodních cen elektřiny je ale také v České republice obtížné dojít k ziskovému scénáři akumulace pro obchodní účely. Ekonomické řešení akumulace alespoň prozatím nenabízí ani platby za systémové služby zabezpečené prostřednictvím podpůrných služeb, které se v ČR v období 2011–2016 pohybovaly v rozsahu 155,40–99,71 Kč/kWh. Proto je nutné hledat argumenty pro instalaci BESS v oblasti technických požadavků a legislativních kroků.

Bez ohledu na ekonomickou diskusi ohledně opodstatněnosti BESS systémů a pozici regulátorů k danému tématu vznikají v Evropě i v globálním měřítku rozsáhlé akumulační projekty. Jedním takovým projektem je akumulační systém společnosti Steag, který byl zahájen již v roce 2014. Parametry projektu o výkonu 90 MW s kapacitou 140 MWh ho řadí mezi nejvýznamnější BESS projekty v Evropě.

Pokud bychom tedy měli hodnotit úlohu a postavení BESS v energetice, je zřejmé, že jejich úloha roste bez ohledu na otevřené otázky ohledně jejich ekonomické efektivity. Důvodem je snaha najít optimální řešení stabilizace rozvodných sítí v souvislosti s rychlým rozvojem OZE a distribuované výroby, obzvláště pokud jde o nestabilní zdroje jako solární a větrné elektrárny.

Otevřenou otázkou k diskusi je ekonomická efektivita BESS, kde státní podpora a dotace mohou krátkodobě pomoci zvýšit zájem investorů o tuto oblast. Nicméně nemohou představovat dlouhodobé a finální řešení. To je nutné hledat spíše v příslušné legislativě, opatřeních Regulátora a poklesu pořizovacích a provozních nákladů.*

Ing. Miroslav Hladík, miroslav.hladik@toshiba-td.cz  

Obrázky:

Základními prvky systémů BESS jsou akumulátory a řídicí a výkonová elektronika. Foto archiv/autor

Vývoj cen elektřiny ztěžuje hodnocení efektivnosti projektů akumulace (graf ukazuje vývoj cen energií z různých zdrojů v USA). Zdroj: Archiv autora

Akumulační systém společnosti Steag o výkonu 90 MW s kapacitou 140 MWh patří mezi nejvýznamnější BESS projekty v Evropě. Foto archiv/Steag

Velké energetické společnosti začaly nabízet i domácí akumulační bateriové systémy. Foto archiv/Sonnen

 

 

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *