Akumulatory zaważą na przyszłości energetyki odnawialnej

Ze względu na nadzieje pokładane w odnawialnych źródłach energii firma IHS wymieniła nawet akumulatory i technologie magazynowania energii wśród produktów i technologii, które najbardziej zmienią świat. Znalazły się one w tym rankingu na czwartym miejscu, zaraz po Internecie Rzeczy, chmurze obliczeniowej, druku 3D, a przed grafenem, zaawansowanymi interfejsami użytkownika, czujnikami, wyświetlaczami elastycznymi, biometrią oraz sztuczną inteligencją.

Rynek fotowoltaiki w liczbach na przykładzie USA

Na koniec 2015 roku wartość amerykańskiego rynku fotowoltaiki była szacowana na 14 mld dolarów, a moc instalacji fotowoltaicznych na ponad 13 GW. Od połowy 2014 roku w USA tych ostatnich zbudowano więcej niż przez ostatnie trzydzieści lat. Jeszcze bowiem dziesięć lat temu instalacja, w której prąd jest produkowany przez ogniwa słoneczne, była instalowana średnio co 1,5 godziny. Obecnie obiekt taki powstaje średnio co 4 minuty. Rozwojowi fotowoltaiki w tym kraju sprzyjały przede wszystkim rządowe inicjatywy i inne, promujące energetykę odnawialną.

Do 2018 roku na rynku amerykańskim, a poza tym w Azji, oczekiwane są dalsze wzrosty. Małego, i prawdopodobnie przejściowego, spadku popytu na ogniwa słoneczne w Stanach Zjednoczonych można się spodziewać w roku 2017. Będzie to spowodowane zaplanowanym na ten rok zmniejszeniem ulgi na inwestycje w takie instalacje, która obowiązywała w tym kraju od 2006 roku, z 30 do 10%.

Fotowoltaika w Europie na przykładzie Niemiec

W Europie elektrownie słoneczne dużą popularnością cieszą się m.in. w Niemczech. Korzystają z nich mieszkańcy wielu miejscowości w tym kraju. Przykład to bawarska wioska Moosham. Na dachach ponad dwudziestu domów, połowy wszystkich w tej miejscowości, zainstalowano panele fotowoltaiczne. Często produkują one za dużo energii elektrycznej w stosunku do potrzeb lokalnej społeczności, czasami zaś mieszkańcy są zmuszeni przełączać się na zasilanie z publicznej sieci energetycznej. W związku z tym w miejscowości postanowiono wdrożyć nowatorski projekt. Prowadzi go Uniwersytet Techniczny w Monachium we współpracy m.in. z producentem akumulatorów, firmą Varta. Program ten jest finansowany przez bawarski rząd.

W ramach tej inicjatywy wykorzystywany jest stacjonarny system do magazynowania energii elektrycznej Energy Neighbor, o mocy 250 kW i pojemności 200 kWh. Zbudowano go z ponad 190 akumulatorów litowo-jonowych.

Na rysunku 1 przedstawiono schemat systemu, a na rysunku 2 symulację przepływów mocy w sieci energetycznej w Mooshan. Jasnozieloną, przerywaną linią zaznaczono całkowitą moc generowaną przez instalacje fotowoltaiczne na budynkach.

Rys. 1. Schemat systemu w Mooshan	Rys. 2. Przepływy mocy w sieci energetycznej w Mooshan

Jak działa system w Mooshan?

Zmienia się ona w zależności od pory roku, pory dnia oraz aktualnych warunków pogodowych. Jasnoniebieską, przerywaną linią zaznaczono natomiast całkowite obciążenie sieci energetycznej, na które składa się zapotrzebowanie ze strony gospodarstw domowych, przedsiębiorstw działających w tej miejscowości i systemów oświetlenia ulicznego.

Ciągłą, zieloną linią zaznaczone zostały przepływy mocy w systemie Energy Neighbor. W nocy oddaje on energię elektryczną do sieci, a w dzień się doładowuje. Niebieską, nieprzerywaną linią zaznaczono z kolei przepływy mocy w sieci energetycznej, która je bilansuje, przykładowo w sytuacji, kiedy energia wytwarzana lokalnie nie odpowiada popytowi albo system Energy Neighbor jest maksymalnie naładowany.

Do tej pory magazynowano głównie energię elektryczną produkowaną w elektrowniach fotowoltaicznych niepodłączonych do sieci energetycznej, zużywaną później do własnych celów przez ich właścicieli. W przyszłości gromadzenie jej zapasów ma się również upowszechnić w przypadku tych podłączonych do sieci publicznej, jak ta w Mooshan. Ich udział w całym rynku urządzeń do magazynowania energii wytworzonej w ogniwach słonecznych zwiększy się z obecnych 9% do 28% w 2018 roku.

Koszt największą przeszkodą

Koszty systemów magazynowania energii pozostają głównym czynnikiem, który hamuje ich upowszechnianie się w energetyce odnawialnej. Uważa się, że obecnie technologia akumulatorów jest na tym etapie rozwoju, na jakim jeszcze sześć czy siedem lat temu znajdowała się fotowoltaika. W związku z tym czynniki, które wpłynęły na zmniejszenie cen instalacji fotowoltaicznych, mogą się również przyczynić do spadku cen akumulatorów.

Ich koszty będą maleć przede wszystkim razem ze wzrostem liczby producentów, którzy zaangażują się na tym rynku. Poza tym, że będą oni rozwijać nowe technologie, poprawiając parametry akumulatorów, konkurencja będzie sprzyjać spadkowi cen tych urządzeń.

Obecnie rynek tych urządzeń jest zdominowany przez akumulatory litowo-jonowe. Prawdopodobnie będzie tak też w kolejnych latach. Przyczynią się do tego przede wszystkim rynki samochodów elektrycznych i elektroniki użytkowej, które napędzają ich rozwój i przyczyniają się do spadku ich cen.

Jak policzyli eksperci Deutsche Bank, cena akumulatorów litowo-jonowych spadła w latach 2013-2014 o prawie 50%, do około 500 dolarów/kWh. Szacują oni, że może ona w najbliższych latach w dalszym ciągu maleć, nawet o 20 do 30% rocznie. Analitycy, m.in. Citibanku, prognozują z kolei, że w ciągu następnych 5-7 lat cena akumulatorów tego rodzaju znów zmniejszy się o połowę, do około 230 dolarów/kWh.

Monika Jaworowska