Dzisiaj, w dobie Internetu Rzeczy (IoT) czy wprowadzania w życie postulatów Industry 4.0 sektor energetyczny nie pozostaje bierny. Zmiany te nie są jednak wymuszane tylko przez pojawianie się nowych technologii.

– Coraz większe zużycie energii elektrycznej w miastach, większe wymagania co do wydajności transportu energii w sieci przesyłowej czy też zmieniająca się struktura generacji energii elektrycznej z scentralizowanej na rozproszoną – między innymi te czynniki sprawiają, że w energetyce pojawia się wiele innowacyjnych technologii – mówi Jakub Miler dyrektor zarządzający w firmie InnoEnergy Poland Plus.

Smart grid – co to oznacza?

Terminem smart grid określa się inteligentne sieci elektroenergetyczne, czyli takie w których istnieje dwustronna komunikacja pomiędzy wszystkimi elementami składowymi sieci, jej odbiorcami itp. Firma ABB identyfikuje cztery główne obszary, napędzające transformację sieci przesyłowej w stronę smart grid. Są to: zwiększanie pojemności, poprawa niezawodności, polepszanie wydajności oraz zrównoważony rozwój z uwzględnieniem zielonych technologii.

Zwiększające się zapotrzebowanie na energię elektryczną wymusza zwiększenie możliwości przesyłowych sieci energetycznych. Jak szacują eksperci przez najbliższe 20 lat zapotrzebowanie (a także produkcja) energii elektrycznej na świecie rosnąć będzie o 1 GW na tydzień. Aby podłączać te nowe moce do sieci w sposób możliwe przyjazny środowisku potrzebne są odpowiednie technologie i ogromne inwestycje – jak szacuje Międzynarodowa Agencja Energii, od dzisiaj do 2030 roku na rozwój sieci przesyłowej na świecie wydane zostanie 6 bilionów dolarów. [International Energy Agency, Technology Roadmap: Smart Grid, OECD/IEA 2011]

Gdy uda nam się dostarczać coraz więcej energii elektrycznej zadbać musimy jeszcze o dostarczanie jej w sposób stabilny i bezawaryjny. Setki tysięcy kilometrów sieci przesyłowej na świecie nie są systemem niezawodnym. Jak wyznaczyli naukowcy z Berkeley Lab straty ekonomiczne z uwagi na przerwy w dostępie do sieci w USA to około 80 miliardów dolarów rocznie. Straty w większości powodowane są chwilowymi lub krótkotrwałymi problemami z dostępem do prądu. Aby uniknąć tego rodzaju awarii lub zmniejszyć ich dotkliwość w systemach przesyłowych implementuje się systemy nadzoru, kontroli i akwizycji danych (SCADA), które pozwalają szybko reagować na wszelkie nieprawidłowości w sieci. Tego rodzaju działania są podstawą konstruowania smart grid.

OZE = zrównoważona energetycznie przyszłość?

Nowoczesne sieci przesyłowe wspierają zrównoważony rozwój sektora energetycznego i mocno skupiają się na rozproszonych, zielonych źródłach energii elektrycznej. Odnawialne Źródła Energii pozwalają na produkcję energii elektrycznej bez emisji dwutlenku węgla, jednakże bardzo często systemu te charakteryzują się niską stabilnością i dużym rozproszeniem. Synchronizacja wielu źródeł energii w sieci wymaga zaawansowanych systemów technologicznych, podobnie jak stabilizacja sieci poprzez wykorzystanie systemów przechowywania energii elektrycznej np. wykorzystując ogromne stacje akumulatorowe.

Do implementacji tego rodzaju rozwiązań potrzebne są rozmaite technologie, zwłaszcza monitorowania sieci energetycznej. Wiele firm rozwija tego rodzaju system – także w Polsce. Nasz kraj nie jest wcale w ‘ogonku’ implementacji systemów smart grid, jak część osób mogłaby pomyśleć. Firma Energa-Operator na początku zeszłego roku rozpoczęła planowanie wdrożenia pilotażowej instalacji smart grid na półwyspie Helskim. Jak informuje operator, inwestycja ta ma być „pierwszą w krajowej energetyce próbą praktycznego wdrożenia i weryfikacji nowych technik z dziedziny sieci inteligentnych”.

W Polsce powstają nie tylko inteligentne sieci przesyłowe. Opracowuje się tutaj także wiele nowatorskich technologii, dedykowanych do zastosowania w energetyce. Spółka Asseco opracowuje rozwiązania informatyczne dla operatorów energetycznych – w 2016 roku stworzony przez nich system billingowy wdrożony został w Grupie Tauron oraz w Grupie ENEA. Jest to pierwsza taka scentralizowana baza w polskiej energetyce.

Polski wkład w zrównoważony rozwój

Szereg mniejszych firm i start-upów także zajmuje się opracowywaniem rozwiązań dla elektroenergetyki przyszłości. Szczególnie te drugie są w tym sektorze niezwykle istotne, bo budowane są nierzadko na doświadczeniach sektora akademickiego i jednocześnie nie boją się opracowywać zupełnie nowatorskich rozwiązań działając w bardzo ryzykownym modelu ekonomicznym.

Często start-upy tego rodzaju rozwijane są w ramach inkubatora przedsiębiorczości lub innej firmy, pozwalającej znaleźć odpowiednie finansowanie i zaplecze, aby możliwe było prowadzenie prac badawczo - rozwojowych. Przykładem takiej firmy może być InnoEnergy, które współpracuje z szeregiem uniwersytetów w całej Europie i pomaga startować m.in. akademickim spółkom typu spin-off, które skupione są wokół sektora energetycznego.

W naszym kraju powstaje szereg ciekawych start-upów oferujących niezwykle nowatorskie rozwiązania dla smart-grid. Na szczególną uwagę zasługiwać mogą dwie firmy, opracowująca technologie do przechowywania energii: Enetech i MarCelLi oraz firmy oferujące rozwiązania IT dla sektora energetycznego: np. Gradis, M-Tronics czy VIS-Energia.

Systemy przechowywania energii pełnią kluczową rolę stabilizatora sieci przesyłowej z dużym odsetkiem rozproszonych odnawialnych źródeł energii, generując znaczny procent mocy w sieci. Dodatkowo, wykorzystanie systemów przechowywania energii pozwala na zmniejszenie dynamiki generacji mocy w elektrowniach, co przekłada się na zmniejszenie kosztów ich użytkowania, jak podaje raport Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC).

Klasycznie używane obecnie systemy przechowywania energii opierają się na ładowaniu i rozładowywaniu akumulatorów. Mogą to być klasyczne ogniwa litowo-jonowe, ale wykorzystuje się także bardziej skomplikowane systemy z przepompowywaniem ‘naładowanego’ elektrolitu do specjalnych rezerwuarów. Tego rodzaju systemy opracowuje właśnie firma MarCelLi. Ten polski start-up opracował nowatorskie rozwiązania związane z procesem produkcji ogniw LiFePO4 z elektrodami węglowymi. Opracowana przez firmę technologia pozwala nie tylko produkować katody ogniw o bardzo dobrych parametrach elektrycznych, ale także robić to w sposób skalowalny i – co bardzo istotne, gdy myśli się o wykorzystaniu tych akumulatorów w systemach przechowywania energii z OZE – ekologiczny.

Alternatywne podejście oferuje firma Enetech. Systemy opracowywane przez tą firmę skupiają się na przechowywani energii – głównie cieplnej – w postaci ciepłą przemiany fazowej specjalnego materiału. Wykorzystanie tego systemu ma zastosowanie szczególnie w ciepłownictwie, ale także i innych miejscach, gdzie wykorzystać można tego rodzaju systemy do zbierania energii cieplnej, która inaczej byłaby tracona z uwagi na brak możliwości wykorzystania. Jak szacuje firma tylko w naszym kraju chodzi tutaj o 60 TWh energii cieplnej.

Tego rodzaju firmy, skupiające się na pracach badawczo - rozwojowych najmocniej rozpalają iskrę innowacyjności w sektorze elektroenergetycznym. Dzięki opracowywanym przez nie technologiom inteligentne sieci przesyłowe niedługo mogą dostarczać prąd do naszych domów.

 

 

 

Źródło: InnoEnergy

fot.: 123rf.com/ zdjęcie ilustracyjne