"BITCOIN" в енергетиці - установки зберігання енергії

Комерційні Установки Зберігання Енергії (ESS) на основі акумуляторів стали доступні для бізнесу та населення лише заостанні кілька років. Але вже очевидно, що вони дуже змінять парадигму вироблення, зберігання та споживання електрики.

ШВИДКИЙ ПРОГРЕС ЗА ОСТАННІ РОКИ

Коли мені було 15 років, а довкола був СРСР я, як і всі підлітки, цікавився технікою, читав усе поспіль. Мені тоді потрапила до рук одна науково-популярна книга – саме на тему систем зберігання енергії.

Її автор, пам›ятаю, розповів про проблему нерівномірного споживання електроенергії, про технічні рішення, що існували на той час (такі, як гідроакумулюючі електростанції), а також про незвичайні та перспективні рішення (гравітаційні накопичувачі).

Сам автор книги, до речі, схилявся до ідеї запасати енергію у величезних маховиках, розкручуючи їх до колосальної швидкості. Але мені запам'яталося інше. Те, як він зневажливо відгукнувся про ідею накопичувати електрику у гігантських акумуляторах. Мовляв, це економічно невигідно, такий акумулятор буде коштувати стільки, що ніколи не окупиться. Та й втратить свої якості досить швидко.

Справді, тоді (наприкінці 1980-х) акумулятори як економічно ефективні накопичувачі електро- енергії навіть не розглядалися. Більше того, не розглядалися іще довгий час після цього. Зга- дайте: тема доступних споживачам електромобілів стала актуальною лише років десять тому. Адже електромобіль, за великим рахунком, це середніх розмірів накопичувач енергії на коле- сах.

Тоді ж стали популярними й домашні накопичувачі енергії, здатні живити побутову техніку та комп›ютери від кількох годин до доби. А майже одразу – що закономірно – на ринок вийшли і промислові накопичувачі енергії (ESS) на основі сучасних акумуляторів.

ЩО ТАКЕ СУЧАСНА УСТАНОВКА ЗБЕРІГАННЯ ЕНЕРГІЇ (УЗЕ)

Говорячи дуже спрощено, це просто великий акумулятор (точніше, блок із безлічі акумуля- торів), укомплектований різним електричним та електронним обладнанням для підключення та стабільної роботи в енергомережі. Найчастіше

використовуються літій-іонні акумулятори, але можливі варіанти – залежно від конкретного виробника. Загалом виходить свого роду велика «батарейка» для вирішення різноманітних бізнес-завдань. Акумуляторні системи зберігання енергії забезпечують велику кількість регульованої потужності за дуже короткий час відклику.

Сучасні системи накопичення енергії зазвичай робляться у вигляді модулів, що дозволяє швидко монтувати систему в будь-яких місцях, а при необхідності оперативно нарощувати її потужність. Тут зазвичай використовуються 10/20/40 футові контейнери, розмір підбирається в залежності від потужності, що зберігається.

До складу стандартної системи накопичення енергії промислового рівня входять:

• інверторні модулі(Power Convertion System, PCS);
• акумуляторні модулі;
• система управління з програмованим логічним контролером (PLC) та панеллю оператора. Контролер управляє роботою всієї системи модуля та здійснює обмін даними із зовнішньою мережею;
• шафа комутації та розподілу. Заряджання та розряджання батарей проводиться за командою від інвертора, через контролер, комутація силових ланцюгів здійснюється в шафі комутації та розподілу;
• система охолодження та пожежогасіння.

   

  У ЧОМУ ВИГОДА?

  І в Україні, і в інших країнах є низка проблем з нерівномірною (іноді дуже нерівномірною) ціною на електроенергію в різні години доби. Насамперед, через особливості «базової» генерації (такої, як АЕС) вартість кіловат-години вдень у будні (тобто в період пікового споживання) набагато вища (часом у рази), ніж уночі та у вихідні.

  Серед інших проблем у нашій країні – нестабільність частоти та напруги, аварійні відключення електрики, необхідність підключати різні джерела енергії (як традиційні, так і відновлювальні), нестабільність попиту на енергію протягом робочого дня (наприклад, бізнес-процеси зупиняються під час повітряної тривоги).

  Сучасні системи накопичення та зберігання енергії вирішують такі завдання:
  Перемикання навантаження (Peak Shifting) – метод керування електроенергією, який переміщає попит на навантаження з годин пік на непікові години дня. Інакше висловлюючись, це перерозподіл навантаження з вигодою як для кінцевих користувачів, так операторів мережі. Переми- кання навантаження означає перенесення споживання електроенергії на інший інтервал часу, причому загальне споживання залишається постійним.

  

  Промислові та комерційні користувачі, які мають акумуляторну Установку Зберігання Енергії, можуть отримати вигоду від Peak Shifting, не зміню- ючи своїх звичних бізнес-процесів. Наприклад, виробництво може скоротити свої витрати на електроенергію, заряджаючи ESS вночі (тобто в непікові години) і використовувати накопичену енергію протягом дня, коли ціна на електроенергію є найвищою.

  Зниження пікових навантажень (Peak Shaving) – стратегія, що дозволяє уникнути плати за пікове навантаження в електромережі. Піки навантаження виникають, коли підприємства у певний час споживають значно більше електроенергії. Витрати електроенергії зростають, навіть якщо ці сплески відбуваються нечасто. Це пов’язано з тим, що у промислових і комерційних споживачів витрати на оплату мережі складаються з плати за попит і потужність. За допомогою Установки Зберігання Енергії компанії можуть «обмежити» ці пікові навантаження, одержуючи необхідну енергію з акумуляторної батареї під час пікових фаз.

  

  Стабілізація частоти (Frequency Stabilization) – це балансування відхилень частоти через дисбаланс між генерацією та споживанням (управ- ління активною потужністю). В електромережах використовується частота 50 герц, яку оператори системи передачі повинні постійно підтримувати з невеликим допуском на відхилення.

  Але періодично виникають розбіжності між виробленням та споживанням електроенергії, що призводить до збільшення чи зменшення частоти. Установки Зберігання Енергії можна використовувати для стабілізації частоти мережі, оскільки батареї можуть реагувати на зміни частоти протя- гом кількох секунд.

  Арбітражні операції / денна торгівля (Energy Arbitrage / Daytraiding) – арбітраж на ринку електроенергії, який можливий завдяки тому, що електрична генерація та енергоспоживання не- рівномірні протягом доби, через що біржові ціни на електрику можуть дуже сильно коливатися. Такий бізнес передбачає накопичення електроенергії в акумуляторній системі зберігання, коли ціна на неї низька. Коли ціна зростає, накопичена електроенергія із системи зберігання продається у мережу.

  Графік вартості на електроенергію на ринку РДН (ринок на добу наперед) (дані https://www.oree.com.ua/ ) перший тиждень травня 2024 р, ГРН/MWh. Видно можливість дешевого заряджання вдень та продажу в прайм тайм з різницею у 6000-7500 ГРН/MWh

  

  Власник потужного накопичувача енергії може купувати у генеруючих компаній електроенергію вночі та продавати її споживачам вдень. Рента- бельність такого бізнесу – від 3х до 7 років, залежно від моделі УЗЕ та ситуації на ринку.

  Інтеграція різноманітних джерел енергії (Hybrid Applications) – різні джерела енергії (вітряні генератори, фотоелектричні системи, паливні еле- менти, дизель-генератори, акумуляторні системи зберігання енергії тощо) можуть бути підключені до однієї мережі. Така концепція останнім часом стає все більш популярною в Україні.

  У цьому випадку ESS використовується, щоб забезпечити безперервне електроживлення та уникнути провалів напруги. Завдяки цьому під- вищується загальна ефективність системи та стає можливою ефективна системна інтеграція. Гібридна система може бути підключена до мережі або в автономному режимі. Резервне живлення (Uninterruptible power supply): Установка Зберігання Енергії забезпечує резервне живлення для електроустаткування, виробничих об›єктів, лікарень та ін. у разі збоїв електропостачання, таких як перебої у подачі електроенергії, «віялові відключення» або провали напруги. У цьому випадку ESS постійно контролює вхідну напругу від мережі. При необхідності вона протягом кількох мілісекунд перемикається на аварійне живлення.

  ОПТИМАЛЬНІ РІШЕННЯ ДЛЯ УКРАЇНИ

  Сьогодні серед споживачів ESS у всьому світі все популярнішим стає бренд Narada, який вже завоював зізнання серед професіоналів у різних країнах світу. Компанія Narada виробляє та встановлює системи енергозбереження з літієвими батареями, які дуже популярні у власників соняч- них та вітрових електростанцій.

  

  Narada має всі основні технології виробництва літієвих акумуляторів. Одне з рішень включає використання контролю відстані між графітовими шарами та технології перекачування літію для вирішення проблем зі стабільністю циклу та безпекою поповнення літію.

  На відміну від інших виробників, Narada обрала технологічний процес «укладання» літієвих батарей з міркувань безпеки та збільшення терміну служби, а не звичайний процес намотування, що з'явився 20 років тому. Процес «укладання» забезпечує більш високу густину енергії в порівнян- ні з процесом намотування. Більш того, під час розширення та стиснення електродні пластини залишаються плоскими, забезпечуючи рівномір- ний розподіл напруги без проблеми концентрації напруги у вигнутих кутах, що робить її більш безпечною у використанні. Крім того, із запровадженням нового покоління високошвидкісного обладнання для «укладання» виробнича ефективність цього процесу наближається до ефективності традиційного процесу намотування.

  На світових ринках Narada співпрацює з великими енергетичними групами та енергетичними компаніями у Європі, США та Азіатсько-Тихоокеанському регіоні. Її пристрої для зберігання енергії застосовуються в різних сценаріях використання та в різних сферах, як на стороні постачальника електроенергії, так і на стороні користувача. Сьогодні накопичувачі Narada вже доступні і в Україні – їх постачає компанія StreamPower. Тож наші споживачі також можуть оцінити всі переваги такої «батарейки», яка вирішує проблеми енергозабезпечення бізнесу. І ось гарний приклад: у квітні цього року ТОВ СТРІМПАУЕР привезло в Україну першу в нашій країні комерційну установку зберігання енергії у форматі для малого бізнесу. Її характеристики – 100кВт/211кВт*г. Тож тепер сучасні та високоефективні ESS доступні і в Україні для всіх категорій споживачів.