Miejski Magazyn Energii Elektrycznej Matthias Rehm Ambasada Republiki Federalnej Niemiec Warszawa, 12 maja 2016

„Energiewende” w Niemczech Emisja CO2 względem 1990: 2020 o 40 % a 2050 o %Emisja CO2 względem 1990: 2020 o 40 % a 2050 o % Udział OZE w energii elektrycznej: 2020 na 35 % a 2050 na 80 %Udział OZE w energii elektrycznej: 2020 na 35 % a 2050 na 80 % Redukcja zużycia energii końcowej względem 1990 r. do roku 2050 w ciepłownictwie o 80 % w transporcie o 40 %.Redukcja zużycia energii końcowej względem 1990 r. do roku 2050 w ciepłownictwie o 80 % w transporcie o 40 %.

Dawniej: Stabilna Produkcja Energii a zmienny odbiór Energii W Przyszłości: Zmienna Produkcja i zmienny odbiór Energii Synchronizacja Sektorów energetyki Potrzeba Zwiększenia Elastyczności: Rozbudowa Sieci Energetycznych miedzy regionami i krajami (Interkonnektory),Rozbudowa Sieci Energetycznych miedzy regionami i krajami (Interkonnektory), Zarządzanie Popytem (DSM)Zarządzanie Popytem (DSM) Synchronizacja międzysektorowa (Power-to-X)Synchronizacja międzysektorowa (Power-to-X) Magazyny Energii.Magazyny Energii.

Energia Elektryczna z instalacji PV i Wiatraków Ciepłownictwo Magazyny termiczneMagazyny termiczne Pompy ciepłaPompy ciepła Transport Baterie i Magazyny elektryczne i elektrochemiczeBaterie i Magazyny elektryczne i elektrochemicze Paliwa elektrycznePaliwa elektryczne Synchronizacja Sektorów energetyki Wyzwanie i Szansa Cel Synchronizacji: dopasowanie produkcji do konsumpcji; działa w obu kierunkach. Ważnym elementem są Magazyny Energii

Co to jest Magazyn Energii? Rodzaje Magazynów Energii według zasady działania Elektryczne Kondensatory Cewki Chemiczne/Elektrochemiczne PtG Power-to-Gas (Wodór, Metan) PtL Power to Liquid (paliwa płynne) PtC Power-to-Chemicals (podstawowe produkty chemiczne) Baterie (Lit, Ołów, Natrium, Redox-Flow etc.) Mechaniczne Pompowo-Szczytowe (grawitacja) Sprzężone Powietrze (CAES) Sprężyna (energia potencjalna) Koło zamachowe (energia kinetyczna) Termiczne Power-to-Heat Ciekłe powietrze lub azot Zasobnik cieplny (np. gorące cegły) Eutektyka (materiały zmiennofazowe)

Sektorowe i międzysektorowe Magazyny Energii Energia elektryczna magazyn prądu Transport magazyn paliw ciekłych Gaz magazyn gazu Ciepło magazyn ciepła Power-to-Heat Power-to-Gas magazyn prądu Power-to-Gas magazyn ciepła Power-to-Gas paliwo elektryczne Elektromobility Power-to-Liquid paliwo elektryczne

O jakie Ilości chodzi? Dziś elektrownie na całym świecie produkują GWh/h. Aby zmagazynować całą energię elektryczną przez 12 godzin nocnych kiedy nie działa PV, trzeba by było magazynować ok GWh. Zdolność Niemców do zmagazynowania energii w elektrowniach szczytowo-pompowych wyniesie zaledwie 40 GWh.

Cytat Cytat Dr. Gunter Ebert Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems we Freiburgu: „ Wodór i metan, to jedyne opcje dla wielkowymiarowe długoczasowe magazynowanie. Baterie mogą przez krótki czas dostarczyć pojemności rzędu do 50 GWh, podobno jak magazyny pompowo-szczytowe, ale my potrzebujemy o wiele większą pojemność długookresowego magazynowania do ok. 70 TWh. To będzie możliwe tylko poprzez wodór i metan.”

Czy rozbudować siec czy magazyny energii? Zadanie Sieci : Synchronizacja w przestrzeni. Zadanie Magazynów : Synchronizacja w czasie. Wyjątek: Power-to-Gas umożliwia zarówno przesunięcie czasowe jak i przestrzenne między wytwarzaniem i zużywaniem energii magazynowanej.

Przykład: Elektrociepłownia Kogeneracyjna Często produkcja zorientowana o ciepło. Wtedy nadpodaż OZE powoduje nadmiar prądu. Przy orientacji o prąd istnieje ryzyko, że w pewnych momentach brakuje ciepła. Stosując magazyn ciepła, produkcja prądu odbywa się według potrzeby sieci elektrycznej, a zużycie nadmiaru ciepła jest przesunięte w czasie.

Charakterystyczne Cechy Magazynów Energii Magazyny Elektryczne (Kondensatory, Cewki Indukcyjne) mała pojemność magazynowania, krótki czas wyładowania, nadają się do wyrównanie krótkich wahań w sieciach elektrycznych. Chemiczne/Elektrochemiczne

Magazyny Mechaniczne (pompowo-szczytowe, sprzężone powietrze, koło zamachowe) magazyny na zasadzie koła zamachowego służą do wyrównania wahań w zakresie milisekundowym i sekundowym, elektrownie pompowo-szczytowe i CAES wyrównują różnice między wytwarzaniem i pobytem w zakresie godzinowym i dziennym.

Magazynowanie Termiczne I Liquid Air Energy Storage (LAES) Dłuższy okres zmagazynowania Dłuższy czas wyładowania

Magazynowanie Termiczne II Hydrogen Energy Storage (PHES) Wielka elastyczność i długi czas zmagazynowania, Możliwość bezpośredniego wprowadzania do sieci gazowej, Szeroki wachlarz możliwych zastosowań,

Pierwszy projekt pilotażowy Power-to-Gas firmy Thüga w Niemczech Czas projektu: Partnerzy Projektu: 13 Spółki Grupy Thüga Koszt Inwestycji: ok. 1,5 mio EUR Technologia: PEM (Protonen-Austausch-Membran), Technologia ITM Power Wp: 320 kW Wytwarzanie: ok. 60 m 3 H 2 /h odpowiada ok m³ wzbogacony o H 2 gaz ziemny Wprowadzanie: 2 % H 2 z ciśnieniem 3,5 bar do sieci

Przykład: Gaz w domowej elektrowni kogeneracyjnej Dachs InnoGen firmy SenerTec Ogniwo Paliwowe generują prąd i ciepło z reakcji utleniania dostarczanego gazu: zimne spalanie np. metan lub wodór. Spaliny to wyłącznie para wodna. Dane techniczne Moc elektryczna700 W Moc cieplna960 W Paliwo Gaz ziemny Wydajność el. > 35 % Wydajność ciepl. 56 % Ogniwo paliwowe PEM

Magazyny Chemiczne/Elektrochemiczne Baterie i Akumulatory Lithium Ion (LI-ION) Batteries Największą na świecie „Elektrownię Magazynową” budowała w 2014 roku chińska firma BYD Company Limited koło Hongkongu z pojemnością 40 MWh i mocą maksymalną 20 MW. Zużycie energii elektrycznej Warszawy na dobę wynosi ok MWh.

Redox Flow Batteries Magazyny Chemiczne/Elektrochemiczne Baterie i Akumulatory Iron- Chromium (ICB) Flow Batteries Vanadium Redox (VRB) Flow Batteries Zinc-Bromine (ZNBR) Flow Batteries (100 kW do 5 MW) „… multi megawatt energy storage solutions using – and I have no idea what this is – vanadium redox fuel cells. That’s one of the coolest things I ever said out loud” Barack Obama

Aktualnie w Niemczech zainstalowano ok magazynów energii, co odpowiada ok. 30 do 40 MW. Prace badawcze i naukowo-techniczne przeprowadza szereg instytucji naukowych, np.: Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT Agora Energiewende Fa. Enertag Thüga AG

Co będzie? Wydaje się, że największe znaczenie będą mieli rozwiązania powiązujące sektor elektryczny i sektor ciepłownictwa w postaci magazynów ciepła: Stosunkowo niskie koszty,Stosunkowo niskie koszty, Możliwość prądozorientowanej kogeneracji,Możliwość prądozorientowanej kogeneracji, Większa elastyczność tej formy wytwarzania,Większa elastyczność tej formy wytwarzania, Redukcja instalacji typu „must-run”,Redukcja instalacji typu „must-run”, Możliwość przeniesienia fluktuacja z sektora elektrycznego do ciepłownictwa.Możliwość przeniesienia fluktuacja z sektora elektrycznego do ciepłownictwa.

Dziękuję za uwagę! Matthias Rehm Ambasada Republiki Federalnej Niemiec Warszawa tel fax