Batériové úložisko, ktoré posúva hranice možností

Batériové úložisko, ktoré posúva hranice možností

15. 10. 2020

Tri kontajnery, 4 MW výkonu, 2,5 MWh kapacity. Najväčšie batériové úložisko zapojené do slovenskej energetickej sústavy v Planej nad Lužnicou toho vďaka svojim funkcionalitám zvládne naozaj veľa.

Siemens Fluence

Pre veľkokapacitné akumulačné technológie Siemens využíva globálne zázemie spoločnosti Fluence, ktorá vznikla 1. januára 2018. Jedná sa o spoločný podnik Siemens AG a americkej firmy AES. Fluencia sa zameriava na trh skladovania elektriny a kombinuje know-how oboch spoločností. K dnešnému dňu Fluence získal zákazky na 100 projektoch batériových úložísk v 21 krajinách s celkovou veľkosťou viac ako 1 700 MW. Tuzemské aplikačné centrum Siemens sa súčasne zameriava na riešenie pre akumuláciu elektrickej energie do výkonu až 1 MW.

 

Dnešným batériovým systémom toho do stavu úplnej dospelosti stále ešte veľmi chýba. Aj tak toho však dokážu veľa a môžu výrazne rozšíriť možnosti a kapacity aj oveľa zrelších technológií. Ukazuje to aj inštalácia zatiaľ najväčšieho batériového úložiska v Českej republike. Stojí v teplárni spoločnosti C-Energy v Planej nad Lužnicou. Zariadenie má garantovaný výkon 4 MW a využiteľnú kapacitu vo výške 2,5 MWh po dobu minimálne 10 rokov. Batéria je súčasťou systému Siemens Siestorage, ktorý obsahuje technológie spoločnosti Siemens vyvíjané pre zložitejšie aplikácie. Celý systém je dodaný na kľúč – jeho súčasťou sú teda nielen samotné články (od firmy Samsung) a ich riadiaca elektronika, ale aj rozvádzače, striedače/meniče, transformátory, napájanie vlastnej spotreby a ďalšie pomocné systémy. Základom úložiska sú lítium-iónové akumulátory, teda najlepšie overená batériová technológia, ktorá je dnes k dispozícii. Predovšetkým vďaka úsporám z rozsahu, teda vďaka výstavbe nových kapacít v posledných rokoch, je tiež v súčasnej dobe cenovo jednoznačne najvýhodnejšia. V sektore sieťových služieb sa časom môžu presadiť predovšetkým veľké prietokové batérie, napríklad vanádové. Pre stacionárne použitie majú svoje výhody, avšak v súčasnosti nemôžu cenovo konkurovať práve lítiumiontovým batériám, ktoré sa dnes vyrábajú vo výrazne vyšších objemoch. Inštalácia úložiska a všetkých s ním spojených systémov bola jednoduchá. Celé zariadenie je totiž umiestnené v troch kontajneroch vo vonkajšej časti areálu. Vďaka tomu nebolo potrebné riešiť žiadne veľké stavebné či iné úpravy.

Medzi dvoma zdrojmi

Táto konkrétna zákazka je unikátna nielen svojím rozsahom, ale aj ďalšími súvislosťami. Úložisko sa napríklad využíva ako pre obnoviteľné, tak pre konvenčné zdroje. Batérie sa môžu dobíjať nielen z generátorov elektriny umiestnených v hlavnej prevádzke teplárne, ale aj z fotovoltaickej elektrárne, ktorá stojí na inak nevyužiteľných pozemkoch v areáli teplárne. Maximálny výkon elektrárne je 520 kW. Úložisko je pre využívanie výrobných možností fotovoltaickej elektrárne kľúčové. Pomáha priebežne vyrovnávať vlastnú spotrebu a tiež spotrebu ďalších prevádzok umiestnených v miestnej priemyselnej zóne, ktoré spolu s teplárňou vytvárajú malú lokálnu distribučnú sústavu. Vďaka batérii je možné pružnejšie regulovať výrobu tak, aby v žiadnom momente nebola prekročená hodnota rezervovanej kapacity – a nielen to. Batériové úložisko zapojené do lokálnej sústavy zaisťuje tiež vyššiu kvalitu elektriny, ktorá sa po areáli distribuuje. V každej sústave dochádza celkom bežne k veľmi krátkym výpadkom dodávok činného výkonu v jednej alebo viacerých fázach, prípadne aj krátkodobým prepätím alebo podpätím. Systém zvláda tieto problémy „vyhladiť“: dokáže poskytnúť príslušné množstvo činného alebo jalového výkonu, a tým tieto javy kompenzovať. Keď nie úplne, tak aspoň čiastočne, aby nedochádzalo napríklad k zvýšenému opotrebovaniu spotrebičov pripojených do sústavy.

 

Sebe aj iným

Batériové úložisko ale nepomáha len efektívnejšie využívať výrobu a spotrebu elektriny v teplárni ak nej priľahlej priemyselnej zóne. Výrazne tiež rozširuje repertoár možností a rozsah služieb, ktoré môže tepláreň ponúkať. Tepláreň v Planej nad Lužnicou pritom patrí medzi najmodernejšie prevádzky v Českej republike. Majiteľ, spoločnosť C-Energy, investoval od roku 2012 do modernizácie zdroja viac ako dve miliardy korún. Výsledkom je okrem iného zníženie emisií produkovaných zdrojom o 90 % oproti pôvodnému stavu. Novo je vďaka batériovému systému jednou z mála teplární v ČR, ktorá vie naštartovať prevádzku v prípade blackoutu, teda kompletného výpadku elektrickej siete. Pri tzv. „štarte z tmy“ by batéria poskytla energiu na nabehnutie jedného z plynových motorov. Tento plynový motor by následne prevzal všetku záťaž a batéria by spolu s plynovým motorom prešla do ostrovnej prevádzky. Aby toto bolo možné, nemôže mať batéria žiadny vonkajší zdroj napájania a musí byť schopná plne autonómnej prevádzky. Ako sme už spomínali, tepláreň je koncipovaná tak, aby mohla fungovať v ostrovnej prevádzke. Batériové úložisko je nielen schopné asistovať pri pomerne zložitom procese prechodu do tohto režimu. Jeho úlohou je tiež prispievať k dorovnaniu výroby a spotreby v rámci izolovaného ostrova, k čomu má vďaka veľmi krátkej reakčnej dobe (cca 200 milisekúnd) skvelé predpoklady. Rýchla reakčná doba pomáha tiež prekonávať obmedzenia iných zariadení teplárne. V nej je dnes inštalovaných šesť plynových motorgenerátorov a parná turbína TG3, ktoré, rovnako ako každé iné zariadenie podobného typu, majú istú zotrvačnosť a výkon môžu meniť iba s určitým (hoci pomerne malým) oneskorením. Vďaka batériovému systému Siemens Siestorage je možné výkon meniť nad maximálne technické limity turbín. V praxi je možné týmto spôsobom vyrovnávať prudký nárast alebo pokles spotreby v teplárni a pripojenom areáli. Rovnako je možné využiť batériu na rýchle dodanie regulačnej energie pri obchodovaní so silovou elektrinou či na rozšírenie regulačného rozsahu poskytovania služieb výkonovej rovnováhy pre prevádzkovateľov elektrickej sústavy, teda spoločnosť ČEPS. Tento rok v máji spoločnosť C-Energy Planá dostala certifikáciu veľkokapacitného batériového úložiska, ktorá umožňuje zaradenie batérie do služby minútovej zálohy (mFRP) a sekundárnej regulácie (aFRP). C-Energy tak ako prvá spustila jej plnú prevádzku na pokrytie služieb výkonovej rovnováhy. Do siete pripojené úložiská z čisto technického pohľadu toho vedia ešte viac. Dnes rozvoju batériových systémov nebránia žiadne technologické prekážky; zatiaľ je to pre niektoré aplikácie iba vysoká cena, predovšetkým pri realizácii menších jednotiek. V českom prostredí ale bohužiaľ nemožno ich možnosti využívať doteraz úplne naplno z dôvodov čisto legislatívnych. Batériové systémy by mohli napríklad prispieť k pokrytiu dopytu po vyrovnávaní bilancie jalového výkonu v rámci nadradenej distribučnej siete miestneho distribútora. Súčasné predpisy toto však zatiaľ nedovoľujú. Systém tiež vyhovuje prísnym požiadavkám na primárnu reguláciu frekvencie a je pripravený poskytovať túto službu. Vzhľadom na to, že v zahraničí je bežná prax zverovať služby regulácie frekvencie aj samostatným batériám, ktoré nie sú spojené s klasickými zdrojmi, dá sa očakávať, že podobná možnosť sa objaví časom aj u nás. Všeobecne povedané je hlavnou výhodou batériových úložísk oproti klasickým akumulačným systémom (teda predovšetkým prečerpávacím vodným elektrárňam) predovšetkým rýchla a jednoduchá inštalácia v miestach, kde je akumulácia potrebná. Táto flexibilita batériových úložísk umožnuje efektívne využívanie prebytkov elektrickej energie predovšetkým z obnoviteľných zdrojov, zníženie závislosti na dodávkach elektrickej energie od vzdialených zdrojov, zabezpečenie energie pri núdzových situáciách a zapojenie sa do podporných služieb distribučnej a prenosovej sústavy. Nepochybne sa nájdu aj ďalšie využitia, z ktorých mnohé si dnes zatiaľ nedokážeme predstaviť. Batérie majú ešte veľa kam rásť, a to nielen v Česku.

Tepláreň Planá

Tepláreň C-Energy Planá patrí z technického hľadiska k najzaujímavejším prevádzkam svojho typu v Českej republike. Energiu tu vyrábajú dva nové uhoľné kotly s odsírením, každý s parným výkonom 40 t/h, parná turbína s inštalovanou kapacitou 25 MW, plynový kotol 15 t/h, štyri plynové motorgenerátory Rolls Royce s jednotkovým výkonom 9,25 MW a dva nové plynové motorgenerátory RR s jednotkovým výkonom 12 MW, všetky so spalinovými kotlami. V prípade posledných spomínaných zariadení išlo o prvú inštaláciu motorgenerátorov nového typu firmy na celom svete. Celková inštalovaná kapacita C-Energy po dokončení inštalácie týchto dvoch motorov dosiahla 90 MW. V pláne je aj stavba na energetické využitie nerecyklovaného plastu EVECONT. Tá zvládne ekologicky spracovať 2 400 ton plastového odpadu, ktorý sa už nedá ďalej recyklovať. Z tohto množstva vyrobí 40 TJ tepla ročne pre potreby priemyselných odberateľov C-Energy a miest Sezimovo Ústí a Planá nad Lužnicí. Cieľom je využiť najmä odpady, ktoré vzniknú predovšetkým v priemyselnej zóne Planá nad Lužnicou.

Ocenenie pre projekt

Projekt zvíťazil v súťaži Český energetický a ekologický projekt / stavba / inovácia roku 2018. Súčasne projekt Fotovoltaická elektráreň s akumuláciou Teplárne Planá nad Lužnicí získal Cenu inžinierskej komory za rok 2019. Spoločnosť Siemens na projekte spolupracovala s tuzemskou firmou Eltraf, ktorá dodala , V ktorom je umiestnená rozvodňa vysokého napätia, riadiaci systém a transformátory.

Batériové úložisko Siestorage sa predstavuje

Vybíjací aj nabíjací činný výkon batériového systému akumulácie elektriny činí 4 MW a jalový výkon 4 MVAr induktívneho aj kapacitného charakteru

Kapacita 2,5 MWh je garantovaná po dobu 10 rokov
Minimálna garantovaná účinnosť je 84 % a garantovaný počet 6 500 cyklov
Batéria je založená na technológii lítium-ión s rýchlou odozvou. Systém je postavený na zjednodušenej architektúre pre zvýšenie spoľahlivosti

Sdílet článek

Chcete vediet viac? Napíšte nám

Odoslaním formulára súhlasím so spracovaním osobných údajov. Vyplnené osobné údaje budeme spracovávať za účelom spracovania vášho dopytu alebo dotazu. Vďaka tomu vám budeme môcť čo najskôr odpovedať a vyriešiť vašu požiadavku. Pre viac informácií kliknite tu.