Współczesna energetyka wciąż najwięcej wyzwań ma przed sobą. Pakiet klimatyczny „Fit for 55” jest powodem, dla którego w skali przemysłowej inwestuje się zarówno w nowe odnawialne źródła energii (OZE), w tym wiatr i fotowoltaikę, jak i w efektywność energetyczną oraz nowe technologie służące wytwarzaniu energii niskoemisyjnej (biomasa, biometan, wodór). Nie bez znaczenia pozostaje zapotrzebowanie na energię ze strony centrów danych i pojazdów elektrycznych.
Przez dekady byliśmy przyzwyczajeni do potężnych źródeł węglowych, których rozruch, co prawda, zajmował kilka godzin, ale dostarczały one pewnej energii nawet na niepewne czasy. Tak jest nawet i dzisiaj, obserwujemy bowiem, że stare kotły wciąż pozostają w tzw. zimnej rezerwie. Miks energetyczny w kolejnych latach i dekadach pozostanie rachunkiem wielu zmiennych, jednak ze ścisłym uwzględnieniem tego, co zostało lub dopiero zostanie wybudowane. Osobnym tematem jest stan sieci dystrybucyjnych i przesyłowych, układów transformacji energii, automatyki i telemechaniki. Znaczna część sieci energetycznej pochodzi z XX wieku, a połowa linii przesyłowych ma ponad 40 lat.
Specyfika energetyki, zarówno po stronie wytwarzania, transformacji, dystrybucji, jak i odbioru, pozostanie zatem rachunkiem bardzo wielu zmiennych – jeśli chodzi o ilość energii. Jeśli chodzi o ceny, te pozostają wyjątkowo zmienne – biorąc pod uwagę porę dnia, roku, panujące warunki atmosferyczne lub wahania w ekonomii. Zmiany widoczne są zwłaszcza po stronie dużych wytwórców, których zapotrzebowanie na moce również pozostaje zmienne.
To, że rachunek nie jest skończony, widać po okresowych zanikach (zapadach) mocy u wszystkich odbiorców energii, coraz częstszych blackoutach, a także po wahaniu parametrów jakościowych. Kwietniowy historyczny kryzys w Hiszpanii i Portugalii okazał słabość całej Europy. W konsekwencji obserwujemy zwiększenie ilości połączeń między państwami, inwestycje w rezerwy i stabilność sieci w skali regionalnej
Zasadność stosowania magazynów energii
Pewnym rozwiązaniem pozostają magazyny energii, począwszy od skali przemysłowej i biorąc pod uwagę potrzeby rynków. Punktem wyjścia analizy zasadności wdrożenia takich magazynów jest dostępność OZE. Poza przedsiębiorstwami przesyłowymi i dystrybucyjnymi właśnie producenci energii ze Słońca i wiatru są szczególnie zainteresowani magazynowaniem, także biorąc pod uwagę rynek mocy, bilansujący się oraz arbitraż, czyli możliwość handlu energią między okresami o wysokiej i niskiej podaży – co ma decydujący wpływ na cenę jednostkową energii [€/MWh].
Do maja 2025 r. na kontynencie europejskim moc instalacji magazynowania wynosiła 10,8 GW, a realne potrzeby przekraczały 200 GW. Dlatego tak ważne jest rozpoznanie dostępnych technologii i ich wdrożenie.
Charakterystyka kontenerowych magazynów energii
Kontenerowy magazyn energii (ang. containerized energy storage system, CESS) to w pełni zintegrowany zestaw urządzeń – baterii, konwerterów mocy, systemu zarządzania energią i chłodzenia – umieszczony w standardowym kontenerze transportowym. Najpopularniejszym rozwiązaniem w skali przemysłowej są magazyny energii zabudowane w kontenerach 20’ i 40’ (tj. odpowiednio dwudziesto- i czterdziestostopowych, biorąc pod uwagę długość). Dzięki temu magazyny są gotowe do szybkiego transportu i instalacji, co znacznie redukuje czas wdrożenia i czynności przygotowawcze.
Kontenerowa konstrukcja magazynu energii przynosi takie korzyści, jak:
- nieograniczona skalowalność – możliwość wdrożenia inwestycji od 4 MWh oraz większych. Zasadniczo jedynym ograniczeniem skali są warunki przyłączenia, kształt i rozmiar gruntu;
- łatwość transportu i przemieszczania – biorąc pod uwagę, że wspominane rozmiary są standardem w transporcie drogowym, morskim i kolejowym (jeśli operator kolejowy zezwoli na taki transport);
- lepsze zabezpieczenie przeciwpożarowe – z uwagi na to, że magazyny są fizycznie oddzielone od siebie i łatwiej do nich dotrzeć;
- unifikacja – jednorodność rozwiązań, zbliżona konstrukcja i jedna lokalizacja pozwalają na zmniejszenie czasu reakcji serwisowej. Nie bez znaczenia pozostaje standaryzowanie części zamiennych w obsłudze serwisowej;
- prostota zarządzania – z wykorzystaniem dedykowanych rozwiązań klasy EMS (ang. Energy Management System) oraz BMS (ang. Battery Management System).
Rynkowe rozwiązania CESS oferują fabrycznie zmontowane kontenery o pojemnościach około 5 MWh, wyposażone w układy chłodzenia cieczą, systemy gaszenia pożaru i monitoringu temperatury. Jakość rozwiązania technologicznego i poziom trwałości są wyrażane poprzez parametr żywotności, który powinien przekraczać 8000 pełnych cykli, od pełnego naładowania do pełnego rozładowania.
Skalowalność
Kontenerowe rozwiązania magazynowe odznaczają się przede wszystkim skalowalnością – można łatwo dodawać kolejne jednostki w razie wzrostu zapotrzebowania. Mobilność jest kolejnym atutem na korzyść tej technologii – moduły można szybko przemieścić, co sprawdza się w lokalizacjach tymczasowych lub kryzysowych, jak stacje medyczne czy miejsca dotknięte katastrofą. Możliwe jest także proste utrzymanie – system działa w trybie plug-and-play i jest monitorowany online, co ułatwia konserwację.
Integracja z odnawialnymi źródłami energii
Magazyny kontenerowe są niezbędnym elementem systemów hybrydowych solarnych i wiatrowych. Magazynują nadwyżki produkcji, by oddać je w godzinach szczytu, co stabilizuje sieć i poprawia wykorzystanie OZE. Przykładowo, instalacje w Niemczech przy farmach wiatrowych osiągały wzrost efektywności nawet o 12–18% dzięki takim systemom. Dostawcy oferują je zarówno przy instalacjach bezpośrednio przyłączonych, jak i odległych, co potwierdza ich zastosowanie na dużą skalę poprzez operatorów systemów dystrybucyjnych i przesyłowych.
Rodzaje stosowanych ogniw
Dominującą technologią są dziś baterie litowo‑jonowe – LFP oraz NMC – dzięki wysokiej gęstości energii i wystarczająco długiej żywotności. Rozwój hybryd (baterie + superkondensatory) umożliwia szybką reakcję na piki zapotrzebowania mocy. Obserwuje się także rosnące zainteresowanie bateriami stałocieczowymi i systemami magazynów długodystansowych, jak żelazo–powietrze lub redox flow, które mogą działać do kilkuset godzin.
Perspektywy i wyzwania rynkowe
Rynek CESS rośnie dynamicznie – nie tylko w Europie, ale na całym świecie. W USA i Europie wsparcie rządowe (subsydia, taryfy, systemy usług pomocniczych) przyspiesza wdrożenia, ale rejon Azja‑Pacyfik, Ameryka Południowa i Afryka także dynamicznie nadrabiają zaległości. Wyzwaniami pozostają wciąż relatywnie wysokie nakłady inwestycyjne. Ponadt, zauważyć należy potrzebę recyklingu baterii, spełnienie norm bezpieczeństwa (np. UL‑9540A) i dostosowanie rynków energetycznych, by adekwatnie wynagradzać usługi elastyczności.
Podsumowując, kontenerowe magazyny energii to nowoczesne moduły typu fabryka w kontenerze, które dzięki elastyczności, szybkości wdrożenia i zdolności integracji z OZE, stają się kluczowym elementem transformacji energetycznej. Dzięki formułom finansowania i wsparcia grantowego, efektowi skali oraz popularyzacji – stają się kolejnym ogniwem na drodze do osiągania stabilnych dostaw energii z zielonych źródeł OZE.
Paweł Jamrożek
Konsultant Rynku Energii
Fot. Relyez