Skladištenje i balansiranje energije za obnovljive izvore

Ministarstvo rudarstva i energetike usvojilo je izmene Zakona o korišćenju obnovljivih izvora energije kojima se menjaju pravila o balansiranju elektrana za zelenu energiju, kao i uslovi za prioritetan pristup mreži i priključenje na prenosnu mrežu. Reč je o izmenama koje sa nestrpljenjem očekuje veliki broj investitora, kako oni koji žele da dobiju podsticaje na najavljenim aukcijama, tako i oni koji svoje projekte žele da sprovedu po tržišnim principima, bez pomoći države.

Glavni ciljevi zakona su da se stvore što bolji uslovi za održavanje aukcija, kao i da se osigura da elektroenergetski sistem ne bude ugrožen usled masovne integracije varijabilnih obnovljivih izvora energije, kao što su solarne elektrane ili vetroparkovi.

Jedna od glavnih izmena je da će Elektroprivreda Srbije (EPS) balansnu odgovornost preuzimati samo za elektrane koje dobijaju podsticaje – tržišne premije i fid-in tarife. U starom Zakonu EPS je balansiranje trebalo da obavlja za sve elektrane.

Novina je i da će proizvođači iz obnovljivih izvora energije koji dobijaju tržišne premije morati da EPS-u plaćaju novčani iznos u fiksnom procentu od ponuđene cene na aukciji po svakom proizvedenom MWh, kao i da mu po ceni na dan-unapred tržištu plaćaju pozitivnu razliku između prodate električne energije koju je prijavio garantovanom snabdevaču i proizvedene električne energije u MWh.

Njihova obaveza je i da savesno prognoziraju proizvodnju električne energije.

Inače, Nacrtom se predlaže i da Ministarstvo preuzme od Agencije za energetiku (AERS) određivanje početnih cena na aukcijama.

Izmenama zakona Srbija podstiče instaliranje sistema za skladištenje energije.

Predlogom Zakona o korišćenju obnovljivih izvora energije podstiče se uvođenje postrojenja za skladištenje energije. Investitori će na zahtev operatora prenosa i distribucije struje moći će da izbegnu odlaganje priključenja, tako što će instalirati baterije snage ekvivalentne 20 odsto one koju ima njihova elektrana na obnovljive izvore i kapaciteta od najmanje 0,4 megavat-sata po instaliranom megavatu elektrane.

Preopterećenost mreže usled manjka kapaciteta i varijabilnosti proizvodnje iz obnovljivih izvora stvara sve veće izazove zemljama Jugoistočne Evrope i šire, kao i potreba za balansnom energijom, kojom se nadoknađuje manjak u prognoziranoj proizvodnji, pogotovo u vetroelektranama i solarnim parkovima. Taj pritisak može da se olakša uključivanjem baterija, od onih za domaćinstva, preko industrijskih i baterija u električnim vozilima, do onih koje su direktno na mreži.

Da izbegne odlaganje priključenja svoje elektrane na obnovljive izvore usled ugroženosti sistema, investitor će morati da ugradi baterijski pogon od 20 megavata i 40 megavat-sati

Operatori sistema prenosa i distribucije će moći da pribegnu odlaganju priključenja ukoliko ocene da je sistem ugrožen, stoji u predlogu zakona. Investitori će to moći da izbegnu tako što će instalirati baterije snage ekvivalentne barem 20 odsto one koju ima njihova elektrana na obnovljive izvore i kapaciteta od najmanje 0,4 megavat-sata po instaliranom megavatu elektrane. To bi značilo da bi za elektranu od stotinu megavata bio neophodan sistem za skladištenje snage 20 megavata i kapaciteta 40 megavat-sati.

Široka lepeza različitih tipova opcija za skladištenje energije dostupna je za upotrebu u energetskom sektoru i sve više se pojavljuje kako tehnologija i postaje ključna komponenta u energetskim sistemima budućnosti širom sveta.

Kako potreba za skladištenjem energije u sektoru raste, tako raste i raspon dostupnih rešenja kako zahtevi postaju specifičniji i razvijaju se inovacije koje se oslanjaju na najsavremenije materijale i tehnologije.

Iako potreba nije nova – ljudi su tražili načine za skladištenje energije koja se proizvodi u vršnim trenucima za upotrebu u kasnijem trenutku kako bi se smanjila neravnoteža između potražnje za energijom i proizvodnje energije – skladištenje energije sada cveta u sektoru. Primene postaju sve raznovrsnije i geografski rasprostranjene sa porastom varijabilne energije vetra i sunca, decentralizacijom elektroenergetskog sistema i potrebom za otpornošću u mreži.

Pošto proizvodnja vetra i sunca zavisi od lokalnog vremena, varijabilnost se može javiti u kratkim vremenskim razmacima ili vreme proizvodnje možda neće odgovarati potražnji. Na primer, u slučaju solarne energije, maksimalni izlaz je obično u srednjim satima dana, ali najveća potražnja je često u večernjim satima.

Rast krovnih fotonaponskih i električnih vozila je još jedan izazov koji dovodi do dvosmernih tokova energije u mreži i potrebe da se izbegne lokalna zagušenja, ako je, na primer, više EV uključeno za punjenje u isto vreme. U ovom slučaju, skladištenje energije može podržati odlaganje ulaganja u ojačanje mreže.

Stoga je potreban niz rešenja. Sistemi za skladištenje energije mogu se kretati od opcija brzog odziva za skoro realno vreme i svakodnevno upravljanje mrežama do opcija dužeg trajanja za nepredvidive varijacije iz nedelje u nedelju i predvidljivije sezonske varijacije u ponudi i potražnji.

Ključni slučajevi upotrebe uključuju usluge kao što su upravljanje kvalitetom električne energije i balansiranje opterećenja, kao i rezervno napajanje za upravljanje prekidima.

Različiti tipovi skladištenja energije mogu se grupisati u pet širokih tehnoloških kategorija:

1. Baterije

2. Termalno skladištenje

3. Mehanički

4. Pumpa hidro

5. Vodonik

Unutar njih mogu se dalje raščlaniti u skali primene na komunalni sistem ili sistem za rasuti teret, za potrebe korisnika i za stambene objekte. Pored toga, sa elektrifikacijom transporta, postoji još jedna kategorija mobilnih aplikacija.

1. Skladištenje baterija

Baterije, najstariji, najčešći i široko dostupni oblik skladištenja, su elektrohemijska tehnologija koja se sastoji od jedne ili više ćelija sa pozitivnim terminalom koji se zove katoda i negativnim terminalom ili anodom.

Baterije obuhvataju niz hemija. Najpoznatiji i u širokoj upotrebi u prenosivim elektronskim uređajima i vozilima su litijum-jonski i olovna kiselina. Drugi tipovi čvrstih baterija su nikl-kadmijum i natrijum-sumpor, dok se pojavljuje cink-vazduh.

Druga kategorija su protočne baterije sa tečnim rastvorima elektrolita, uključujući redoks vanadijuma i hemikalije gvožđe-hrom i cink-brom.

Superkondenzatori, iako nisu baterije kao takvi, takođe se mogu kategorisati kao elektrohemijska tehnologija, sa njihovom primenom posebno za odziv na pod-minutnom nivou.

2. Termalno skladištenje

Termalno skladištenje u suštini uključuje hvatanje i oslobađanje toplote ili hladnoće u čvrstom stanju, tečnosti ili vazduhu i potencijalno uključuje promene stanja medijuma za skladištenje, npr. iz gasa u tečnost ili čvrstog u tečnost i obrnuto.

Tehnologije uključuju skladištenje energije sa rastopljenom solju i tečnim vazduhom ili kriogeno skladištenje. Rastopljena so se pokazala kao komercijalno održiva sa koncentrisanom solarnom energijom, ali ova i druge opcije za skladištenje toplote mogu biti ograničene potrebom za velikim podzemnim skladišnim pećinama.

3. Mehaničko skladištenje

Mehanički sistemi za skladištenje su verovatno najjednostavniji, oslanjajući se na kinetičke sile rotacije ili gravitacije za skladištenje energije. Ali izvodljivost u današnjim mrežnim aplikacijama zahteva primenu najnovijih tehnologija.

Glavne opcije su skladištenje energije sa zamajcima i sistemima komprimovanog vazduha, dok je gravitaciona energija tehnologija u nastajanju sa različitim opcijama u razvoju.

4. Pumpa hidro

Skladištenje energije sa pumpnim hidrosistemima zasnovanim na velikim rezervoarima vode široko je primenjivano tokom većeg dela prošlog veka da bi postalo najčešći oblik skladištenja komunalnih kapaciteta na globalnom nivou.

Takvi sistemi zahtevaju kruženje vode između dva rezervoara na različitim nivoima sa „skladištem energije“ u vodi u gornjem rezervoaru, koji se oslobađa kada se voda pušta u donji rezervoar

5. Vodonik

Skladištenje energije  vodonikom, koje se još uvek pojavljuje, podrazumevalo bi njegovu konverziju iz električne energije putem elektrolize za skladištenje u rezervoarima. Odatle se kasnije može podvrgnuti ili reelektrifikaciji ili snabdevanju novim aplikacijama kao što su transport, industrija ili stanovanje kao dopuna ili zamena gasu.

Izbor najbolje opcije za skladištenje energije

Dakle, koja je najbolja opcija za skladištenje energije?

Svaka od različitih tehnologija skladištenja energije ima aplikacije-namenu  za koje je najpogodnija, a koje treba uzeti u obzir pri implementaciji.

Ključna pitanja koja se moraju proceniti su napunjenost, profili pražnjenja i kapacitet skladištenja i potencijalna skalabilnost. Pored troškova skladištenja, očekivani životni vek u smislu frekvencije ciklusa pre nego što dođe do degradacije takođe treba da se uzme u obzir u analizi troškova i koristi.

Brzi pad troškova koji je litijum-jonsk ikoncept  osetio i koji očekuje da će se nastaviti u budućnosti, čini skladištenje energije baterije trenutno glavnom opcijom za potrebe do nekoliko sati i za male stambene i električne aplikacije. Ali kako se zahtev za trajanje skladištenja povećava, opcije se prebacuju na termičku, mehaničku ili pumpnu hidro i u budućnosti vodonik.

Skladištenje u sistemu budućnosti bez ugljenika

Sve tehnologije skladištenja su podvrgnute inovacijama kako bi se poboljšala efikasnost i smanjili troškovi. Na primer, novi materijali kao što su grafen i drugi zasnovani na konceptima nanorazmera nude izglede za novi nivo efikasnosti u superkondenzatorima i skladištenju toplote. Očekuje se da će integracija obnovljivih izvora energije kao što je plutajuća solarna energija i digitalizacija poboljšati vrednost i ekonomičnost revirzibilnih hidroelektrana..Konkurencija i ekonomija obima trebalo bi da budu dodatni pokretač smanjenja troškova.

Gledajući unapred u sistem nulte neto energije za 2050. godinu, Komisija za tranziciju energije u svom planu predviđa da bi tri tehnologije skladištenja mogle pobediti dugoročno, iako očigledno ne isključujući druge opcije, čija će optimalna kombinacija zavisiti od individualne upotrebe slučajevima i tržišnim i drugim okolnostima. To su litijum-jonski za dnevno balansiranje i pumpani vodonik i vodonik za dugoročne potrebe.

Komisija navodi da bi do 2040. godine bilans različitih tehnologija za skladištenje energije mogao uključivati veoma značajnu ulogu litijum-jona u širokom spektru, ograničenu ulogu zamajca kratkog trajanja, visoke frekvencije pražnjenja, značajnu ulogu pumpane hidroelektrane za 16 -Raspon od 60 sati, uloga komprimovanog vazduha dužeg trajanja i vodonika u gorivim ćelijama koji igra glavnu ulogu za najduže zahteve.

Autor: Boško Anđelković, Business development manager, Logo