Zwraca się uwagę, że choć najpowszechniej stosowaną technologią magazynowanie energii elektrycznej na skalę sieciową są elektrownie szczytowo-pompowe, to można je zbudować, tylko w niektórych lokalizacjach. W przypadku wykorzystania akumulatorów nie ma to znaczenia, bo można je instalować w dowolnym miejscu i w szerokim zakresie pojemności magazynowania.
Jak podaje Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE), jeśli chcemy osiągnąć zerową emisję netto do 2050 r., to magazynowanie energii w akumulatorach na skalę sieciową musi znacznie wzrosnąć. Zgodnie z danymi MAE, łączna moc zainstalowana elektrowni szczytowo-pompowych wyniosła w 2021 r. ok. 160 GW. W 2020 r. globalna zdolność produkcyjna wyniosła około 8500 GWh, co stanowiło ponad 90 proc. całkowitego globalnego magazynowania energii elektrycznej. Jednak pojemności systemów akumulatorowych szybko się zwiększają. Łączna zainstalowana moc magazynowania energii w akumulatorach w skali sieciowej wyniosła na koniec 2022 r. blisko 28 GW, z czego większość została dodana w ciągu ostatnich 6 lat.
W porównaniu z 2021 r. liczba instalacji wzrosła w 2022 r. o ponad 75 proc., ponieważ dodano około 11 GW pojemności magazynowej. Jak też oceniono, w scenariuszu zerowej emisji netto zainstalowana pojemność magazynowania energii w akumulatorach w skali sieciowej wzrośnie 35-krotnie w latach 2022-2030 do prawie 970 GW. Tylko w 2030 r. ma przybyć około 170 GW mocy. Jeśli chodzi o wykorzystywane technologie, to magazynowanie energii w akumulatorach litowo-jonowych nadal było stosowane najczęściej, stanowiąc większość wszystkich zainstalowanych nowych mocy.
Postęp technologiczny
Zgodnie z ocenami przedstawionymi przez MAE, jeśli chodzi o koszty i gęstość energii, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (podzbiór akumulatorów litowo-jonowych), są nadal preferowanym wyborem do magazynowania w skali sieciowej. Jeśli chodzi o wydajniejsze akumulatory litowo-jonowe, takie jak niklowo-kobaltowo-aluminiowe (NCA) i niklowo-manganowo-kobaltowe (NMC), to są one popularne w domowym magazynowaniu energii i w innych zastosowaniach, w których przestrzeń do ich umieszczenia jest ograniczona.
Zwraca się uwagę, że akumulatory przepływowe mogą stać się przełomową technologią stacjonarnego magazynowania, ponieważ nie wykazują pogorszenia wydajności przez 25-30 lat i można je dopasować do potrzeb magazynowania energii przy ograniczonych inwestycjach. Jak podano w lipcu 2022 r., w Chinach została uruchomiona największa na świecie bateria przepływowa redoks z wanadu (VRFB) o mocy 100 MW i pojemności magazynowania 400 MWh.
W artykule opublikowanym w styczniu 2024 r. na portalu BloombergNEF, Yayoi Sekine twierdzi, że jeśli chodzi o magazynowanie energii, to warto w tym roku obserwować ulepszenia w zakresie baterii. Między innymi na takie jak wprowadzanie większych ogniw w bardzo szybkim tempie, katalizowane przez intensywną konkurencję w celu obniżenia kosztów. Dotyczy to zarówno pryzmatycznych ogniw LFP (litowo- żelazowo-fosforanowe) w stacjonarnych magazynach, jak i dużych cylindrycznych ogniw do pojazdów elektrycznych, które zyskują na popularności. Jak twierdzi, oprócz akumulatorów litowo-jonowych, inne technologie długotrwałego magazynowania energii (LDES) mają przed sobą krytyczny rok. Chiny posunęły się naprzód w rozwoju LDES i pozostaną liderem w tym roku, nawet jeśli USA, Wielka Brytania, Australia i inne rynki wspierają wzrost rozwoju LDES.
Dr Matthias Simolka w artykule opublikowanym na portalu Energy Storage News w lutym 2024 r. twierdzi, że w tym roku w ramach BESS (Battery Energy Storage System), czyli systemów magazynowania energii elektrycznej wykorzystujących akumulatory, również nastąpi innowacyjny rozwój technologii. Branża BESS została zdominowana przez akumulatory litowo-jonowe, ale potrzeba dłuższego przechowywania, czego obecnie nie można wykonać w sposób ekonomiczny i bezpieczny przy użyciu litu, otworzy drzwi dla obiecujących technologii innych niż lit. Zastosowania wymagające dłuższego czasu przechowywania, zwłaszcza te przekraczające 8 godzin, będą w coraz większym stopniu wykorzystywać na przykład akumulatory sodowo-jonowe. Akumulatory sodowo-jonowe mają znaczną przewagę kosztową w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi, ponieważ sód można ekstrahować praktycznie w każdym miejscu na świecie.
Jednocześnie baterie półprzewodnikowe pojawią się jako opcja premium na rynku. Takie akumulatory są znane ze swojej doskonałej wydajności, w tym wyższej gęstości energii i ulepszonych funkcji bezpieczeństwa dzięki niepalnym elektrolitom stałym. Jednak ta technologia wiąże się obecnie z wyższymi kosztami, co pozycjonuje akumulatory półprzewodnikowe jako luksusowy wybór na rynku akumulatorów. Wymagają także skomplikowanych procesów produkcyjnych i nowych łańcuchów dostaw, co sprawia, że ich produkcja jest kosztowna. Zwraca też uwagę, że branża magazynowania energii nauczyła się, że bezpieczeństwo baterii wymaga większej uwagi. Liczne incydenty w 2023 r. pokazują, że zapewnienie bezpieczeństwa baterii nie jest tak łatwe, jak mogłoby się to wydawać na początku. Baterie to złożone systemy elektrochemiczne. Wymagają one środków bezpieczeństwa wykraczających poza tylko zgodność z przepisami.
Coraz większy rynek
Jak wynika z analizy rynku akumulatorowych systemów magazynowania energii na lata 2024-2029 opublikowanej przez agencję analityczną Mordor Intelligence wielkość tego rynku szacuje się na 34,22 mld USD w 2024 r. i oczekuje się, że do 2029 r. osiągnie 51,97 mld USD, rosnąc średnio rocznie w okresie prognozy na poziomie 8,72 proc. Analitycy zwracają uwagę w perspektywie średnioterminowej na czynniki takie jak spadające ceny akumulatorów litowo-jonowych i zwiększoną penetrację energii odnawialnej co prawdopodobnie będzie napędzać ten rynek.
Z drugiej strony, niedopasowanie popytu do podaży surowców, takich jak kobalt, lit, miedź itp., prawdopodobnie zahamuje wzrost rynku akumulatorowych systemów magazynowania energii (BESS) w badanym okresie. Podkreślają też znaczenie postępu technologicznego, jeśli chodzi o rozwój akumulatorów. Jak twierdzą, region Azji i Pacyfiku będzie najszybciej rozwijającym się rynkiem w okresie prognozy ze względu na rosnące zapotrzebowanie na energię.
Wzrost ten przypisuje się rosnącym inwestycjom, w połączeniu ze wspierającą polityką rządów w krajach tego regionu, w tym w Indiach, Chinach i Australii. Na przykład Chiny intensywnie inwestują w bateryjne systemy magazynowania energii, dążąc do osiągnięcia 100 GW pojemności magazynowania energii do 2030 r. Z kolei Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) podaje, że zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez Agencję zatytułowanym „Magazynowanie energii elektrycznej i odnawialne źródła energii: koszty i rynki do 2030 r.” całkowite koszty instalacji mogą spaść w tym czasie od 50 proc. do 60 proc. (a koszty ogniw akumulatorowych jeszcze bardziej), co będzie wynikać z optymalizacji zakładów produkcyjnych w połączeniu ze zmniejszonym zużyciem materiałów. Żywotność i wydajność baterii również mają się poprawiać, co pomoże obniżyć koszty świadczonych usług. Koszty akumulatorów litowo-jonowych do zastosowań stacjonarnych mogą spaść do 2030 r. poniżej 200 USD za kWh w przypadku zainstalowanych systemów.
Przeczytaj także:
- https://nowyswiat24.com.pl/2023/06/15/optymalizacja-oze-i-magazyny-energii/
- https://nowyswiat24.com.pl/2021/10/23/magazyny-energii-to-wyzwanie-i-szansa-dla-zielonej-transformacji/
- https://nowyswiat24.com.pl/2021/09/01/nowoczesne-bezpieczenstwo-energetyczne-czyli-po-co-nam-magazyny-energii/
Magazynowanie energii elektrycznej staje się coraz większym wyzwaniem, bo w wielu krajach zaczynają się pojawiać problemy związane z nadmierną produkcją energii w okresach niskiego zapotrzebowania, choćby w dniach wolnych od pracy, co może prowadzić do konieczności czasowego wyłączania instalacji OZE ze względu na bezpieczeństwo sieci. Dodatkowo akumulatorowe magazyny energii mogą być wykorzystywane do wyrównywania mocy, redukcji strat energetycznych oraz poprawy jakości dostarczanej do odbiorców energii.