Nacisk na redukcję emisji i transformacja energetyczna sprawia, że rośnie znaczenie rozwiązań zwiększających elastyczność systemów energetycznych zakładów. Wraz z rosnącą popularnością instalacji odnawialnych źródeł energii przedsiębiorstwa coraz częściej mierzą się z problemem niedopasowania profilu produkcji energii do rzeczywistego zapotrzebowania. Dzięki temu magazyny energii przestają pełnić rolę dodatku do OZE, a zaczynają być integralnym elementem infrastruktury technicznej zakładów przemysłowych – wpływającym na stabilność pracy, bezpieczeństwo zasilania i odporność na wahania warunków rynkowych.

Dla wielu przedsiębiorstw magazyn energii staje się narzędziem umożliwiającym ograniczenie wpływu niestabilności systemu elektroenergetycznego oraz rosnącej zmienności cen energii na ciągłość procesów technologicznych. Jednocześnie jest to technologia coraz częściej uwzględniana w strategiach dekarbonizacji i długofalowego planowania energetycznego.

Definicja magazynu energii

Magazyn energii to system techniczny umożliwiający akumulację energii elektrycznej i jej wykorzystanie w innym czasie niż moment wytworzenia. W warunkach przemysłowych oznacza to możliwość przesunięcia zużycia energii na okresy bardziej korzystne pod względem technicznym lub ekonomicznym, a także zapewnienie zasilania w sytuacjach zakłóceń pracy sieci.

Najczęściej spotykanym rozwiązaniem w przemyśle są bateryjne magazyny energii oparte na technologii litowo-jonowej (BESS – Battery Energy Storage System). W określonych aplikacjach stosuje się również magazyny przepływowe lub systemy magazynowania energii cieplnej. Niezależnie od technologii, magazyn energii nie ogranicza się wyłącznie do baterii – obejmuje również inwertery, systemy zabezpieczeń, automatykę oraz oprogramowanie klasy EMS, które odpowiada za sterowanie pracą całego układu i jego integrację z pozostałą infrastrukturą energetyczną zakładu.

Magazyny energii w polskich firmach

,,W polskich zakładach energia elektryczna jest wykorzystywana intensywnie i często w sposób nierównomierny – skoki obciążenia, duża liczba odbiorników dużej mocy i praca w trybie kilku zmian sprzyjają powstawaniu pików mocy. W efekcie przedsiębiorstwa ponoszą wysokie koszty mocy zamówionej oraz opłaty mocowej, a dodatkowo narażają się na ryzyko wyłączeń i przerw technologicznych w obszarach przeciążonej infrastruktury energetycznej. Równocześnie coraz częściej inwestują w instalacje fotowoltaiczne lub wiatrowe, których produkcja nie zawsze pokrywa się z profilem zużycia. Magazyny energii odpowiadają na te wyzwania, umożliwiając przechwycenie nadwyżek energii, ograniczenie poboru w momentach szczytowych i stabilizację pracy sieci elektrycznej.” - komentuje dr inż. Piotr Danielski, Prezes Zarządu DB Energy.

Dziś projekty magazynów energii skupiają się przede wszystkim na trzech kierunkach działań - redukcji poboru mocy w godzinach szczytowych, modyfikacji modelu zasilania poprzez powiązanie z odnawialnymi źródłami energii oraz wdrażaniu rozwiązań poprawiających stabilność pracy systemu elektroenergetycznego. Magazyny energii stanowią logiczne uzupełnienie instalacji fotowoltaicznych i jednostek kogeneracyjnych, a w wielu przypadkach pełnią rolę elementu integrującego różne źródła w jeden, spójnie zarządzany układ energetyczny.

Obszary zastosowania magazynów energii

W praktyce przemysłowej wdrożenia magazynów energii koncentrują się wokół kilku kluczowych funkcji. Jedną z nich jest ograniczanie mocy szczytowej poprzez czasowe przejmowanie obciążeń w momentach największego poboru energii (peak shaving). Innym obszarem jest integracja magazynu z lokalnymi źródłami wytwórczymi, takimi jak instalacje PV czy kogeneracja, w celu lepszego bilansowania produkcji i zużycia energii.

W zakładach zlokalizowanych na terenach o ograniczonej przepustowości sieci dystrybucyjnej magazyny energii pełnią również funkcję stabilizacyjną. Umożliwiają utrzymanie ciągłości produkcji w przypadku awarii, ograniczają przeciążenia podczas rozruchu urządzeń oraz skracają czas przerw technologicznych. Coraz częściej przedsiębiorstwa decydują się na układy hybrydowe, łączące OZE, magazyn energii oraz agregaty lub jednostki kogeneracyjne, co pozwala zachować zdolność operacyjną nawet przy dłuższych przerwach w zasilaniu z sieci publicznej.

Więcej na temat roli magazynów energii w poprawie bezpieczeństwa energetycznego znajdziesz w bazie wiedzy DB Energy: Off-grid - własne źródła energii

Praktyczne wykorzystanie magazynu energii w zakładzie

Jednym z podstawowych sposobów wykorzystania magazynu energii jest wygładzanie profilu zużycia energii elektrycznej. System ładuje się w okresach niższego zapotrzebowania lub nadprodukcji z OZE, a następnie oddaje energię w momentach zwiększonego poboru. Takie działanie pozwala ograniczyć skoki obciążenia i zmniejszyć presję na infrastrukturę sieciową.

W wielu zakładach przemysłowych problemem nie jest zużycie energii jako takie, ale właśnie krótkotrwałe piki mocy. Rozruchy maszyn, jednoczesna praca energochłonnych odbiorników czy niestabilna produkcja z OZE powodują skoki obciążenia, które bezpośrednio przekładają się na wysoką moc zamówioną, opłaty dystrybucyjne i ryzyko przeciążeń.

Peak shaving polega na „ścianiu” tych szczytów – w momentach najwyższego zapotrzebowania część energii dostarczana jest z magazynu energii lub własnego źródła, zamiast z sieci. Technicznie to prosta idea, ale dobrze zaprojektowany system wymaga precyzyjnej analizy profilu obciążenia, właściwego doboru mocy magazynu i inteligentnego sterowania EMS.

W zakładach o wysokich wymaganiach dotyczących jakości zasilania magazyn energii pełni funkcję bufora zabezpieczającego przed krótkotrwałymi spadkami napięcia i zakłóceniami, które mogłyby prowadzić do zatrzymania procesów technologicznych. Dodatkowo systemy te mogą być przygotowane do świadczenia usług systemowych na rzecz operatora sieci, choć w Polsce ten segment rynku znajduje się jeszcze na etapie rozwoju.

Planowanie inwestycji w magazyn energii

Skuteczne wdrożenie magazynu energii wymaga szczegółowego przygotowania technicznego. Kluczowym etapem jest analiza profilu zużycia energii w zakładzie, obejmująca identyfikację mocy szczytowych, nadwyżek energii z własnych źródeł oraz potencjalnych problemów jakościowych. W praktyce proces ten opiera się na audycie energetycznym wspartym rzeczywistymi pomiarami, które pozwalają dobrać odpowiednią moc i pojemność magazynu oraz określić sposób jego pracy.

Istotnym elementem procesu inwestycyjnego są również kwestie finansowe. Projekty magazynów energii mogą być wspierane ze środków zewnętrznych, m.in. w ramach programów takich jak FEnIKS. Alternatywą dla klasycznego modelu inwestycyjnego jest współpraca w formule ESCO, w której finansowanie zapewnia partner zewnętrzny, a spłata następuje z uzyskanych oszczędności energetycznych.

Integracja z istniejącą infrastrukturą

Stopień skomplikowania integracji magazynu energii z istniejącą instalacją zależy od wielu czynników, w tym charakteru produkcji, zmienności obciążeń oraz planów rozwojowych zakładu. Kluczowe znaczenie ma dopasowanie parametrów magazynu do rzeczywistych potrzeb – system niedoszacowany nie spełni swojej funkcji, a przewymiarowany może okazać się nieefektywny.

Równie ważne jest precyzyjne określenie roli magazynu w strukturze energetycznej przedsiębiorstwa. Może on pełnić funkcję redukcji mocy szczytowej, zabezpieczenia awaryjnego, stabilizacji parametrów energii lub zwiększenia wykorzystania OZE, jednak nie zawsze możliwe jest jednoczesne spełnienie wszystkich tych zadań. Dobór priorytetów operacyjnych ma bezpośredni wpływ na efektywność techniczną i ekonomiczną systemu.

Należy również uwzględnić aspekt formalny – magazyny energii podlegają przepisom prawa budowlanego, energetycznego oraz regulacjom przeciwpożarowym. W zależności od skali inwestycji konieczne mogą być uzgodnienia z operatorem systemu dystrybucyjnego, opinie rzeczoznawców oraz przygotowanie odpowiedniej dokumentacji środowiskowej.

Układy hybrydowe: OZE, kogeneracja i magazyn energii

Połączenie magazynu energii z instalacjami odnawialnymi oraz jednostkami kogeneracyjnymi pozwala stworzyć lokalny system energetyczny o wysokiej elastyczności. W układach z fotowoltaiką magazyn przejmuje nadwyżki energii w okresach niskiego zapotrzebowania i oddaje je wtedy, gdy zużycie w zakładzie rośnie, ograniczając zarówno eksport energii do sieci, jak i konieczność uruchamiania źródeł rezerwowych.

W przypadku kogeneracji magazyn energii umożliwia stabilizację pracy jednostki wytwórczej, pozwalając jej funkcjonować w optymalnym punkcie sprawności niezależnie od chwilowych zmian zapotrzebowania na energię elektryczną. Energia może być czasowo akumulowana i wykorzystywana w okresach szczytowych, podczas gdy produkcja ciepła pozostaje dostosowana do potrzeb procesowych zakładu.

Podsumowanie

Magazyny energii coraz częściej stanowią odpowiedź przemysłu na rosnący udział OZE oraz ograniczoną stabilność krajowego systemu elektroenergetycznego. W polskich realiach pełnią one przede wszystkim funkcję stabilizacyjną, wspierając zakłady w radzeniu sobie z nadwyżkami energii, ryzykiem przerw w zasilaniu oraz ograniczeniami sieciowymi. Odpowiednio zaprojektowany i zintegrowany magazyn energii może stać się istotnym elementem strategii energetycznej przedsiębiorstwa, wspierając zarówno cele operacyjne, jak i długofalowe kierunki rozwoju.