Jakość i magazynowanie energii elektrycznej a efektywność energetyczna

Arkadiusz Marat
Prezes Zarządu Elmech-ASE Sp. z o.o.

Teraz Środowisko (TŚ): Jak można zdefiniować jakość energii elektrycznej? Nie jest to popularne zagadnienie.

AM: Rzeczywiście, nawet dla wielu inżynierów energetyków to wciąż temat nierozpoznany. Zagadnienie jakości dostarczanej energii jest złożone i dotyczy przede wszystkim parametrów napięciowych i częstotliwościowych. Złą jakość energii może zobrazować korek na trasie szybkiego ruchu. Gorsze parametry są jak roboty drogowe, które hamują płynny ruch samochodów tworząc zatory. Tak jest też z energią elektryczną, niższa jakość energii to w praktyce jej ograniczony przepływ, co skutkuje m.in. przegrzewaniem się przewodów, a w ekstremalnych przypadkach może doprowadzić do ich przepalenia. Od jakości energii zależy, czy mamy stabilny poziom napięcia, czy wręcz odwrotnie: występują spadki i zaniki napięcia. Daje się to zaobserwować m.in. w momentach migotania światła, choć w wielu przypadkach obniżona jakość energii nie jest w ogóle widoczna dla ludzkiego oka.

TŚ: W jaki sposób można przeciwdziałać takim zjawiskom?

AM: Na przykład przez stosowanie filtrów aktywnych - ich zadaniem jest kompensacja wyższych harmonicznych, odpowiadających za pogorszenie jakości energii elektrycznej w gniazdku. Opracowany przez nas filtr aktywny ma istotną zaletę: może kompensować pobór energii biernej, pojemnościowej i indukcyjnej, zupełnie do zera, w sposób ciągły, nadążny. Z mojego doświadczenie wynika, że większość przedsiębiorstw jeszcze się tą tematyką nie zajmuje, zna jedynie pewien fragment zagadnienia, jakim jest pobór energii biernej – bo te elementy są wyraźnie zaznaczone na rachunku za energię elektryczną. Tymczasem częstą sytuacją w zakładach energetycznych lub przemysłowych jest przegrzewanie się transformatorów. Firmy wymieniają te urządzenia, błędnie diagnozując je jako wadliwe, a w rzeczywistości przyczyną nagrzewania się zwojów w transformatorze są inne urządzenia, które powodują powstawanie prądów wyższych harmonicznych.

TŚ: Jaki związek ma jakość energii z efektywnością energetyczną?

AM: Każde urządzenie jest zbudowane do pracy w określonych warunkach, to tzw. znamionowe warunki pracy (określony poziom napięcia, częstotliwości napięcia dostarczanego w gniazdku, nie jest to prąd stały, a zmiany są sinusoidalne). W sytuacji, kiedy te warunki są zaburzone, następuje spadek efektywności urządzeń, co oznacza, że np. silnik pracujący w takich warunkach zużywa więcej energii niż powinien.

Potwierdzają to nasze badania, wykonywaliśmy je m.in. dla producenta piwa, który zgłosił problem częstego przegrzewania się rdzenia transformatora. Po zastosowaniu filtra aktywnego skompensowaliśmy wyższe harmoniczne z poziomu ponad 30% do kilku procent. Dzięki temu klient poprawiając warunki pracy urządzeń, zmniejszył zużycie energii czynnej o 10%. Przy okazji, kompensując energię bierną przestał płacić za jej pobór. Finalnie, zniwelowanie strat w sieci przełożyło się na konkretne oszczędności

TŚ: Jest jeszcze ujęcie „globalne” stabilności dostaw energii, które wspomóc mogą magazyny energii.

AM: Zdecydowanie, magazyny energii są dlatego ważnym elementem działalności Elmech-ASE. Biorąc pod uwagę zwiększoną liczbę niestabilnych źródeł OZE magazyny będą miały swój czas, szczególnie uwzględniając kwestię zarządzania energią i arbitrażu cenowego. Postrzeganie magazynowania energii pod takim kątem jest stosunkowo nowe. Operatorzy farm wiatrowych czy fotowoltaicznych, funkcjonując w ramach systemu aukcyjnego, nie widzieli potrzeby zarządzania przepływami energii, ale liczne z tych kontraktów się kończą, a energię będzie można sprzedawać w bardziej efektywny ekonomicznie sposób. Z praktyki wiem, że wielu inwestorów szuka innych źródeł finansowania niż aukcje, ponieważ są zainteresowani arbitrażem. To z kolei zwiększa zainteresowanie magazynami energii.

Inna kwestia to wykorzystanie magazynów energii jako wsparcie dla sieci, gdyż zaczyna brakować mocy przesyłowych w systemie. Inwestorzy ubiegający się o warunki przyłączenia decydują się na wprowadzenie magazynu energii, by zwiększyć swoje szanse na pozytywne rozpatrzenie sprawy przez OSD. Mamy już doświadczenia z kilkoma inwestorami w tym obszarze.

TŚ: A co macie do zaoferowania branży energetyki wiatrowej?

AM: Turbina wiatraka, jak każde urządzenie wytwórcze, musi zostać podłączona do sieci oraz zostać wyposażona w urządzenia podtrzymujące jej pracę. Jako producent możemy dostarczyć urządzenia służące poprawie jakości energii elektrycznej. W przypadku morskiej energetyki wiatrowej, warunki pracy generatora są bardziej stabilne niż wiatraków zlokalizowanych na lądzie, ale nadal warto rozważyć równoległą inwestycję w magazyny energii. Te mogłyby ustabilizować energię dostarczaną do sieci oraz wesprzeć możliwość arbitrażu cenowego. Dana firma chcąc grać na giełdzie mogłaby magazynować energię, gdy jest najtańsza, a odprowadzać do sieci, gdy jest najdroższa. Produkcja energii nie jest skorelowana z cenami energii, wiatrak pracuje całą dobę, a produkcja nocna jest większa niż w ciągu dnia. Patrząc na cenę energii na rynku dnia następnego widzimy, że godziny nocne są tańsze niż dzienne, szczytowe. Poprzez naładowanie magazynu w godzinach nocnych i dostarczenie energii w godzinach szczytowych, inwestor może uzyskać bardzo dobry efekt ekonomiczny.

Artykuł powstał we współpracy z Elmech-ASE