Rychlé a všestranné baterie poskytují rostoucí počet služeb domácnostem, podnikům a v síti. Provozovatelé elektrických sítí začínají přecházet na síťové baterie, přičemž počáteční aplikace potenciálně otevírají cestu k tomu, aby obnovitelná energie proudila volněji a na větší vzdálenosti (pomocí virtuálního přenosu) než kdykoli předtím.
Je to malá baterie, která by mohla. Ve Vilniusu, hlavním městě pobaltského státu Litva, mění lithium-iontová baterie 1 MW/1 MWh vnímání role bateriových systémů pro ukládání energie v elektrických sítích. A vzhledem k tomu, že pronikání sluneční a větrné energie v mnoha částech světa rychle roste, mohou síťové baterie hrát zásadní roli při plném využití virtuálních přenosových a distribučních sítí a umožnit tok obnovitelných zdrojů přes státní hranice.
Úsvit virtuálního přenosu
1 MW baterie ve Vilniusu má název Litgrid Innovation platform, konceptualizována v listopadu 2019 a dokončena v prosinci 2021. V Evropě je významná, vlastní a provozuje ji provozovatel virtuální přenosové sítě (TSO), veřejně vlastněná Litgrid. A ačkoliv je na síťovou baterii malá, vyvolala se většími geopolitickými silami. A pravděpodobně má mít nadměrný dopad na skladování energie v pobaltském regionu i mimo něj.
Jako kocovina z období studené války byla Litva součástí rusko-běloruské oblasti synchronní elektřiny. V roce 2018 se rozhodlo, že se země ve spolupráci s Evropskou unií a ve shodě se sousedními Finskem, Lotyšskem, Švédskem a Polskem připojí k kontinentální evropské synchronní oblasti.
Realizovat takovou integraci není jednoduchý úkol. A když inženýři z Litgridu sestavili seznam požadavků na evropskou integraci, měl více než 300 položek. Jedním z nich byla aplikace bateriového úložiště pro podporu elektrické sítě země.
„Když se dvě synchronní oblasti propojí a fungují v synchronním režimu, čas od času může dojít ke ztrátě synchronního rozhraní. Protože se to jeví jako trolejové vedení a může dojít k pádu stromu, může udeřit blesk nebo může udeřit pták. A to v okamžiku, kdy se jedna synchronní oblast může rozdělit na dvě,“ říká Liutauras Varanavicius, ředitel strategického oddělení Litgrid. „V tu chvíli by ‚Svobodné pobaltské státy‘ fungovaly v izolované roli, tento režim je pro nás technicky a ekonomicky dramatický. Zdá se dočasný, s největší pravděpodobností může trvat hodiny, ale také může trvat dny nebo týdny. A systém musí za těchto okolností zůstat stabilní, spolehlivý a stejně efektivní a optimalizovaný.“
Možnosti baterie
Díky schopnosti bateriových systémů pro ukládání energie má rychle reagovat na události sítě a jejich aplikace se dobře přizpůsobila potřebám litevských provozovatelů sítí v projektu evropské integrace. Pokud by došlo k narušení propojení mezi zeměmi v synchronní oblasti, baterie by se dokázala rychle nabít nebo vybíjet. Proto aby udržela frekvenci v dočasně izolované síti a zajistila by stabilní dodávku elektřiny.
Inženýři z Litgridu zvažovali alternativy k bateriím. Patří mezi ně využití vysokonapěťového přenosu stejnosměrného proudu (HVDC) nebo implementace reakce na poptávku. Čímž jsou spotřebitelé elektřiny motivováni ke snížení spotřeby po určitou dobu. Varanavicius poznamenává, že tento posledně jmenovaný mechanismus v Litvě ještě není zaveden. A to ačkoli tento koncept se schválil regulačními orgány, přičemž chybí agregátory a tržní mechanismy. A zatímco byly HVDC vedení zkoumány, bylo zjištěno, že baterie by se mohly stát účinnější. Protože umožňují obchodování s elektřinou mezi státy.
„Moji inženýři také vysvětlili, že pokud bychom to měli udělat místo baterií, museli bychom proaktivně předem odebrat kapacitu z obchodovaného trhu,“ říká Varanavicius. ,,Takže je to méně efektivní, protože byste omezili výměnu elektřiny. Což je sociálně-ekonomicky výhodné tam, kde jsou nižší velkoobchodní ceny.“
Litgrid testoval 11 funkcí na projektu platformy 1 MW Innovation Platform s jedním rozhodujícím výsledkem, že byl ověřen důkaz schopnosti rychlé reakce. Inženýři provozovatele sítě zjistili, že baterie se dokáže přepnout z -1 MW na +1 MW za pouhých 1,57 sekundy. ,,To byl přesně důvod, proč jsme se od samého začátku zajímali o baterie.“
200 MW stupeň 2
Vzhledem k tomuto úspěšnému proof-of-conceptu společnost Energy Cells, která je spolu s Litgrid součástí skupiny EPSO-G, instaluje do litevské elektrické sítě čtyři projekty baterií o výkonu 50 MW. Baterie jsou v současné době instalovány ve čtyřech rozvodnách ve Vilniusu, Alytusu, Uteně a Šiauliai. Přičemž dokončení se plánuje na konec roku 2022.
Baterie zahrnující 200 MW vícemístný projekt se zdají poněkud omezené, protože mají poskytovat pouze „rychlou a flexibilní nouzovou rezervu energie“. Podle předpisů EU nesmějí TSO vlastnit aktiva baterií, která se účastní trhů s energií prostřednictvím trhů s regulací frekvence nebo obchodování s energetickou arbitráží. Což platí v tomto případě kvůli vlastnictví Energy Cells.
Zdá se, že regulační omezení baterií vlastněných provozovateli přenosových soustav v EU pravděpodobně podpoří vznik nového obchodního modelu. A to podle kterého mají provozovatelé přenosových soustav uzavírat smlouvy s třetími stranami. Ti vlastní baterie v síťovém měřítku, za účelem poskytování syntetické setrvačnosti, regulace frekvence nebo jiných služeb. Taková vlastnická struktura by bateriím umožnila „skládat“ příjmy z různých zdrojů, čímž by se zvýšila jejich konkurenceschopnost.
„Baterii může vlastnit TSO v EU pouze v případě, že je to jediná plně integrovaná síťová komponenta,“ říká Lars Stephan, manažer pro politiku a rozvoj trhu ve Fluence. „Pokud je pak ve vlastnictví třetí strany, můžete naskládat více příjmů. Ale na druhou stranu si myslím, že TSO potřebují získat více zkušeností v tom, jak mohou důvěřovat protějšku třetí strany, že jim poskytne kritickou službu, když je potřeba, jak to strukturovat.“ Stephan říká, že se bude muset zlepšit i vývoj společných komunikačních rozhraní mezi stranami. ,,Ještě je velmi brzy,“ říká.
Předčasný slib
Navzdory tomu, že toto desetiletí představuje pouze úsvit baterií jako přenosových aktiv, Fluence vidí v aplikaci značný příslib. V současné době sleduje „množství GW“ projektů v regionu EMEA v tom, co nazývá „přenosový segment“. Přičemž TSO se ucházejí o projekty baterií na podporu přenosové infrastruktury, ačkoli specifická vlastnická struktura některých potenciálních projektů je zatím nejasná.
V Evropě existuje také řada významných projektů v oblasti baterií pro přenosový segment. Například ve Francii se projekt RINGO o výkonu 32 MW / 98 MWh v síti RTE snaží posílit přenos v přetížených částech sítě. A německý projekt „GridBooster“ o výkonu 1 300 MW, který se navrhl v roce 2019, v současnosti vidí prvních 450 MW baterií schválených v sítích TransnetBW a TenneT.
Mimo jiné země s „dlouhými a úzkými“ elektrickými sítěmi a rostoucí penetrací obnovitelných zdrojů, jako je Chile a Austrálie, jsou zvláště vhodné pro baterie jako přenosová aktiva. Přičemž projekty již probíhají. Pozoruhodné je, že v červenci regulátory trhu schválily 150 MW/193,5 MWh Hornsdale Power Reserve. A to dodávané společností Tesla a provozované společností Neoen. Proto aby poskytly 2 000 MW ekvivalentní setrvačnosti, neboli přibližně 15 % předpokládaného nedostatku elektřiny ve státě Jižní Austrálie.
Virtuální přenos na dlouhé vzdálenosti
Případy použití demonstrované v těchto projektech ilustrují, jak mohou baterie umožnit efektivnější využití stávající infrastruktury sítě v případě nárůstu penetrace obnovitelných zdrojů, vyřazení generátorů fosilních paliv nebo jedinečných situací, jako je situace v Pobaltí. Přesto může mít koncept „virtuálního přenosu“ největší dopad na podporu dálkových přenosových vedení.
„Čím delší se zdá virtuální přenosová linka, tím konkurenceschopnější se mají stát baterie,“ říká George Hilton, hlavní analytik se zaměřením na skladování energie ve společnosti IHS Markit. ,,Zdá se to proto, že by se stalo nákladnější provádět tradiční upgrady infrastruktury na tuto vzdálenost.“
Hilton cituje navrhovaný 3 800 kilometrů dlouhý „projekt Xlinks Morocco-UK Power Project“. Ten by viděl podmořské HVDC propojení mezi zeměmi jako příklad baterií potenciálně podporujících virtuální přenos na dlouhé vzdálenosti. Přidáním baterií na obě strany takového přenosového spojení „můžete přenášet energii na tuto vzdálenost. A to aniž byste narazili na tepelné limity těchto kabelů, napěťové limity a ovlivnily problémy s poruchami podél těchto elektrických vedení,“ říká Hilton.
V reálném světě však existuje jen málo možností pro ukázku baterií, které hrají takovou roli. A Hilton počítá s tím, že jejich provoz má tímto způsobem čelit výzvám. „Musíte řídit stav nabití obou těchto baterií společně a jasně, že v tom máte limity kvůli limitům stavu nabití baterií na obou stranách. To jsou věci, které nebyly vyzkoušeny v reálném světě. Můžete to modelovat, ale projekty instalované a provozované tímto způsobem nebyly plně otestovány,“ říká.
Rostoucí ceny baterií
Vzhledem k obrovským cenám takových ambiciózních propojovacích projektů se cena baterií v takových aplikacích zdá méně kritická. Rostoucí cena baterií však pravděpodobně utlumí některé aplikace baterií v přenosovém segmentu. S rostoucí poptávkou z automobilového sektoru a natažených dodavatelských řetězců se ceny zvýšily přibližně o 30 %. Varanavicius z Litgridu suše poznamenává, že 200 MW druhá fáze v Litvě se pořídila ještě předtím, než došlo ke zvýšení cen. Říká, že inovační projekt společnosti o výkonu 1 MW má i po počáteční demonstrační fázi nadále prokazovat svou hodnotu.
„Stejně jako veřejné dalekohledy. Ty jsou k dispozici vědcům k bezplatnému použití pro jejich práci. A oznámili jsme, že společnosti, podniky a akademici nejen v Litvě, ale i jinde, mohou používat 1 MW baterii pro budoucí studie výzkumu a vývoje,“ říká Varanavicius. První spolupráce tohoto charakteru oznámila Litgrid na začátku srpna. ,,Toto aktivum nezůstalo uvízlé a stále přináší rostoucí kompetence baterií v některých společnostech.“
Litgrid Inovační platforma gong
Projekt o výkonu 1 MW/1 MWh ve Vilniusu získal ocenění The smarter E v kategorii Vynikající projekty v roce 2022. Porota udělila, že instalace takových bateriových projektů by umožnila „větší energetickou nezávislost a dekarbonizaci Litvy a dalších regionů“. Porotci navíc poznamenali, že projekt demonstroval „průkopnickou myšlenku rozšiřování kapacity sítě pomocí baterií. Ty získají ještě větší trakci s rostoucím podílem obnovitelných energií“. Slavnostního předávání cen se 10. května zúčastnili zástupci společností Litgrid a Fluence, které spolu se společností Siemens projekt realizovaly.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
