Czeka nas energetyczna rewolucja

Jednym z problemów przyszłości jest sposób magazynowania energii. Dzisiejsze rozwiązania są niedostateczne. Czy są jakieś technologie, które dają nadzieję na przyszłość?

Europa przyjęła bardzo ambitny plan redukcji emisji CO2 i jednym z narzędzi ma być średnio 20-proc. wzrost produkcji prądu z mniej stabilnych źródeł energii odnawialnej. W tym sensie OZE może być wyzwaniem dla systemu, dlatego od samego początku rozważane są elementy stabilizujące OZE. Kolejna cecha – „ulotność" energii z OZE – zmusza do jej magazynowania wówczas, gdy system jej nie potrzebuje, i wykorzystywania wtedy, gdy występuje jej niedobór.

Okazało się też, że np. elektrownia szczytowo-pompowa to dobry magazyn, ale ma swoje wady, np. relatywnie długi czas reakcji na zmiany zapotrzebowania na energię. Aby skutecznie stabilizować sieć, potrzebne są dodatkowo inne rozwiązania.

W ABB nieustannie szukamy sposobów, aby nasze rozwiązania poprawiały efektywność energetyczną. Rozumiemy przez to rozwój technologii zapewniających między innymi uzyskanie wymiernych oszczędności energii, redukcję emisji gazów cieplarnianych oraz zwiększenie niezawodności. Dzieje się to właściwie w każdej branży, w której działamy – od energetyki, poprzez przemysł aż po rozwiązania dla transportu publicznego. Stosowane przez nas technologie niejednokrotnie wykorzystują magazyny energii. Bateria jest jednym z kluczowych elementów umożliwiających realizację celu, jakim jest budowa pojazdu elektrycznego.

Jakimi technologiami magazynowania energii dziś się posługujecie? Jakie możliwości dają współczesne technologie?

Współczesne magazyny energii to połączenie wielu różnorodnych technologii umożliwiających efektywne magazynowanie energii oraz skuteczne jej wykorzystanie w celu utrzymania niezawodności i efektywności systemu energetycznego. Nowe technologie umożliwiają stosowanie magazynów o mocy od kilku watów do kilkuset megawatów.

Często wykorzystywane przez ABB technologie magazynowania energii to baterie litowo-jonowe oraz superkondensatory. Wybór technologii jest zależny od konkretnego zastosowania i korzyści jakich oczekuje użytkownik. Dla przykładu operatorzy miejskiego transportu szynowego na całym świecie coraz bardziej interesują się rozwiązaniami umożliwiającymi odzyskiwanie energii hamującego pociągu, której spora część w tradycyjnych układach jest rozpraszana, czyli bezpowrotnie tracona na rezystorach hamowania. Hamujący pociąg metra działa w tym układzie jak mała elektrownia i może wytworzyć energię równoważną 25kWh w przeciągu 20 sekund, bo tyle zwykle trwa jego hamowanie. Dla porównania 25kWh to typowa pojemność baterii instalowanych we współczesnych samochodach elektrycznych. Dla operatora metra, czyli dużego odbiorcy energii elektrycznej, ta ostatnia stanowi bardzo istotną pozycję w jego bilansie. Nie dziwi więc że w opisywanym przykładzie główną motywacją operatora sieci trakcyjnej jest chęć uzyskania oszczędności energii elektrycznej rzędu 10-30%.

Jak to działa na przykładzie pociągu metra?

To bardzo zaawansowane rozwiązania, które umożliwiają przechowanie energii hamującego pociągu w bateriach litowo-jonowych o pojemności 500kWh lub też realizują podobną funkcję w oparciu o superkondensatory o pojemności 30kWh i pozwalają na bezpośredni zwrot energii do sieci zasilającej lub oddawana do systemu operatora kiedy jest na nią zapotrzebowanie.

Tak jak wcześniej wspomniałem, zastosowanie konkretnej technologii zależy od aplikacji. System odzyskiwania energii hamującego pociągu ENVILINE jest wyposażony w baterię o dużej pojemności i umożliwia realizację podstawowego celu jakim jest uzyskanie oszczędności energii. Pozwala również na realizację sieci typu SmartGrid. W dużym uproszczeniu: dostawca energii elektrycznej steruje systemem ENVILINE w taki sposób, aby w godzinach szczytu obniżać zapotrzebowanie na moc ze strony operatora metra, który zamiast pobierać energię od dostawcy, pozyskuje ją z baterii systemu ENVILINE. Aby zapewnić taką funkcjonalność potrzebujemy oczywiście zasobnika o dużej pojemności – stąd naturalnym rozwiązaniem jest wykorzystanie baterii litowo-jonowych. Podobne rozwiązania można sobie wyobrazić w innych systemach, takich jak farmy wiatrowe czy solarne, gdzie wygenerowana energia najczęściej oddawana jest bezpośrednio do sieci zasilającej, ale nie zawsze wtedy, gdy jest ona najbardziej w tej sieci potrzebna.

Wyobrażam sobie, że wraz z obniżeniem kosztów baterii oraz poprawą ich parametrów, energia wiatrowa lub solarna będzie mogła być składowana w bateriach, będących swego rodzaju magazynem energii i pobierana przez dostawcę energii wtedy kiedy będzie potrzebna. W takim przypadku ABB będzie w stanie dostarczyć całą potrzebną do tego technologię

Jakie kwestie mogłyby rozwiązać baterie nowej generacji?

Z punktu widzenia technologii, które oferuje ABB, idealne byłoby połączenie zalet baterii zapewniających dużą gęstość energii i stabilność napięcia oraz superkondensatorów oferujących dużą energię i szybkość działania.

Czy komercjalizacja nowych rozwiązań jest możliwa w przewidywalnym czasie?

Ogromne inwestycje, które producenci baterii litowo-jonowych poczynili w ostatnich latach, spowodują obniżenie kosztów produkcji, które w dalszej perspektywie mogą prowadzić do obniżenia cen produktów końcowych. Dla przykładu jeden z wiodących producentów samochodów elektrycznych inwestuje w tej chwili w budowę ogromnej fabryki baterii litowo-jonowych, która może zwiększyć ich podaż na globalnym rynku o 30%. Wydaje mi się, że może to opóźnić wprowadzenie na rynek nowych technologii ponieważ producenci wcześniej będą chcieli maksymalizować zyski z już wykonanych inwestycji. Jednak w perspektywie 5-10 lat najprawdopodobniej będziemy świadkami małej rewolucji technologicznej, która nieodwracalnie zmieni sposób w jaki korzystamy z energii elektrycznej.

Ile pieniędzy wydaje w skali świata ABB na badanie i rozwój? Nad czym się pracuje w ośrodku R&D w Krakowie?

Dzięki siedmiu centrom badawczym na całym świecie, ponad 8000 pracowników naukowo-technicznych oraz około 1,5 mld dolarów rocznie przeznaczanych na obszar R&D, wysiłki ABB w zakresie badań i rozwoju sprawiają, że produkty i usługi ABB są jednymi z najbardziej innowacyjnych na świecie. Potwierdzeniem może być pozycja lidera w rankingu najbardziej innowacyjnych firm w Polsce. Ranking ten został zamieszczony w „Raporcie o innowacyjności gospodarki Polski" wydanym przez Instytut Nauk Ekonomicznych PAN. Nie chodzi tu tylko o technologię – choć innowacyjność technologiczna jest dla ABB priorytetem – ale również o innowacyjność procesową, logistyczną, odpowiednie podejście do klienta, czy rozwiązania serwisowe.

Jedno ze wspomnianych Centrów Badawczych ABB działa w Krakowie. Prowadzi prace badawczo-rozwojowe w dziedzinach energetyki i automatyki z użyciem najnowocześniejszych technologii i narzędzi. Wiele projektów jest wykonywanych we współpracy z najlepszymi uczelniami w Polsce i na świecie. Jeżeli chodzi o liczbę osób pracujących bezpośrednio przy rozwoju technologii, zarówno jeżeli chodzi o badania podstawowe, jak i aplikacyjne, Korporacyjne Centrum Badawcze w Krakowie jest obecnie liderem na polskim rynku.

Obszary działalności naszego Centrum to min. sieci i systemy elektroenergetyczne, rozwój produktów średnich i wysokich napięć, energoelektronika, nowoczesne technologie materiałowe, multifizyczne symulacje numeryczne, diagnostyka i monitoring, automatyka elektroenergetyczna, zaawansowane technologie wytwarzania, technologie informatyczne.

Jak wygląda kooperacja z polską nauką?

Wielu specjalistów ABB zajmujących się badaniami i rozwojem również rozwija swoje kariery naukowe i prowadzi wykłady lub pracuje w charakterze nauczycieli akademickich na uniwersytetach, publikuje wyniki badań i uczestniczy w konferencjach. Jednocześnie wykorzystują oni swoją specjalistyczną wiedzę teoretyczną podczas realizacji projektów ABB.

Ponadto, dzięki organizowaniu wizyt naukowych i cyklicznych wykładów, ABB utrzymuje bliskie relacje z czołowymi instytucjami akademickimi, aby pracownicy firmy byli zawsze na bieżąco z najnowocześniejszymi technologiami. Wreszcie, ze względu na to, że ABB obsługuje klientów w ponad 100 krajach na całym świecie, dostępnych jest wiele możliwości pracy poza Polską, zarówno w centrach badawczych, jak i jednostkach biznesowych ABB.