Magazynować czy płacić?

Magazyn energii jako element całego ekosystemu energetycznego przedsiębiorstwa

Dla zakładu przemysłowego magazyn energii może być czymś więcej niż sposobem na zagospodarowanie nadwyżek z fotowoltaiki. Pozwala zwiększyć autokonsumpcję energii z własnych źródeł, ograniczyć pobór mocy z sieci, zoptymalizować koszty zakupu i dystrybucji energii, a także – w określonych przypadkach – poprawić bezpieczeństwo zasilania. Warunkiem jest traktowanie magazynu jako elementu całego ekosystemu energetycznego przedsiębiorstwa i określenie problemu, który ma rozwiązać.

Tekst: Bartosz Brzewiński, Mateusz Małecki, Nikodem Sowiński – WPIP Green Energy

Zdjęcie: WPIP Green Energy

Ekosystem energetyczny zakładu tworzą sieć, odbiory, własne źródła energii, magazyn oraz system EMS zarządzający przepływami energii. Moc, pojemność i sposób pracy magazynu powinny wynikać z profilu obciążenia, produkcji OZE, modelu zakupu energii oraz ograniczeń infrastruktury przyłączeniowej. Klasyczny arbitraż cenowy – ładowanie przy niskich cenach i rozładowywanie przy wysokich – nie zawsze jest najważniejszym źródłem wartości. Dla przemysłu często większe znaczenie mają: zwiększenie samowystarczalności energetycznej, ograniczenie poboru mocy w godzinach obowiązywania opłaty mocowej, peak shaving, przesuwanie zużycia energii w czasie, większe wykorzystanie energii z PV oraz zasilanie awaryjne z krótkim czasem przełączenia.

O wartości rozwiązania decyduje również EMS, który steruje przepływami między PV, magazynem, siecią i odbiornikami. Dlatego nie istnieje uniwersalny model inwestycyjny. Podstawą powinna być analiza co najmniej 12 miesięcy danych, najlepiej w wysokiej rozdzielczości czasowej, obejmująca profil mocy i energii, produkcję PV, zmianowość, dni robocze i wolne, sezonowość oraz rachunki za energię. Należy uwzględnić także planowane inwestycje mogące zmienić profil zużycia w kolejnych latach.

GDZIE MAGAZYN DAJE WARTOŚĆ?

Magazyn energii szczególnie dobrze uzupełnia instalacje wytwórcze, takie jak fotowoltaika czy kogeneracja. Pozwala nie tracić wyprodukowanej energii i wykorzystać ją w korzystniejszym momencie. Ma to znaczenie zwłaszcza przy dużej zmienności cen energii w ciągu doby. Zmiana okresu, w którym sprzedajemy energię do sieci lub kiedy kupujemy energię z sieci, może istotnie wpłynąć na analizę ekonomiczną inwestycji. Oczywiście, pora roku również ma tutaj równie duże znaczenie. Dla przykładu poniżej cena energii elektrycznej dla kilku dni w roku 2026, na podstawie danych z TGE, w poszczególnych godzinach dostawy kontraktowanych w ramach Rynku Dnia Następnego. Stawki są uśrednionymi cenami z fixingu I i fixingu II.

Dysproporcja jest widoczna. W większości dni najniższa cena występuje w okolicach godzin 10–14. Inwestując w instalację fotowoltaiczną, trzeba być świadomym, że najwięcej energii generuje właśnie w tym samym czasie, kiedy stawki są najniższe. Coraz częściej dochodzi do sytuacji, kiedy stawki na rynku są ujemne i posiadacze instalacji OZE płacą za to, że sprzedają energię do sieci. Należy wtedy wyłączyć instalacje wytwórcze lub w jakiś sposób wykorzystać tę energię, aby tego uniknąć. Magazyn energii może właśnie w tym pomóc.

JAK OCENIĆ OPŁACALNOŚĆ?

Najprostszy model pracy magazynu to rozwiązanie „za licznikiem” (BTM), obejmujące zwiększanie autokonsumpcji energii z PV, ograniczanie mocy szczytowej i opłaty mocowej, bez sprzedaży usług do sieci. Możliwy jest także arbitraż na rynku SPOT, a także udział w rynku mocy, rynku bilansującym i usługach systemowych, takich jak FCR, aFRR i mFRR. Rynek mocy, oparty na premii za gotowość do dostarczenia mocy w okresach zagrożenia bezpieczeństwa dostaw, pozostaje obecnie głównie domeną dużych magazynów sieciowych.

Ocena zwrotu z inwestycji powinna uwzględniać zarówno koszty inwestycyjne, jak i długoterminowe. Poza ogniwami i falownikiem należy uwzględnić instalację elektryczną i rozdzielnice, systemy przeciwpożarowe (detekcja gazów, gaszenie, wentylacja), system zarządzania baterią i energią oraz projekt. Koszty eksploatacyjne obejmują serwis, monitoring i ubezpieczenie. Istotne są także sprawność i degradacja pojemności – dla dobrych ogniw LFP typowo 2–3% rocznie – oraz ewentualna wymiana ogniw lub systemu po 10–15 latach, zależnie od liczby cykli i głębokości rozładowania.

Rzetelna analiza powinna opierać się na zdyskontowanych przepływach pieniężnych w perspektywie 15 lat, z uwzględnieniem corocznej degradacji, harmonogramu wymiany komponentów oraz ostrożnych założeń dotyczących cen energii i opłat dystrybucyjnych.

NAJCZĘSTSZE BŁĘDY

Dobór mocy i pojemności magazynu energii jest jednym z najważniejszych etapów projektu, a jednocześnie jednym z miejsc, w których najłatwiej o kosztowny błąd. Dotyczy on również rachunku ekonomicznego.

Do najczęstszych błędów należą:

• Przewymiarowanie pojemności – magazynowanie całej nadwyżki z PV nie zawsze się opłaca. Trzeba sprawdzić, czy energia zostanie szybko wykorzystana i czy większa pojemność poprawi ekonomikę, uwzględniając dostępną pojemność, sprawność, temperaturę i degradację baterii. 
• Założenie codziennego pełnego cyklu – liczba cykli powinna wynikać z rzeczywistego profilu pracy zakładu, ponieważ wpływa bezpośrednio na zużycie baterii i ekonomikę inwestycji. 
• Nieuwzględnienie degradacji – pojemność magazynu spada wraz z czasem i zależy m.in. od warunków pracy oraz temperatury. Analiza powinna sprawdzać, czy po np. 10 latach magazyn nadal będzie realizował zakładane funkcje. 
• Pomijanie sprawności – dostarczenie 1 MWh wymaga pobrania większej ilości energii ze względu na straty podczas ładowania, magazynowania i rozładowania. Przy arbitrażu cenowym należy uwzględniać sprawność pełnego cyklu (RTE). 
• Nieuwzględnienie modelu rozliczeń – kalkulacja powinna bazować na rzeczywistych rachunkach i sposobie zakupu energii (SPOT, kontrakt terminowy, taryfy strefowe), a także opłatach dystrybucyjnych zależnych od przyłącza i profilu obiektu. 
• Pomijanie ograniczeń przyłącza – przed doborem trzeba zweryfikować transformator, rozdzielnice, zabezpieczenia i przewody. Ewentualna modernizacja infrastruktury może istotnie zmienić opłacalność inwestycji.

TECHNOLOGIA DOPASOWANA DO ZAKŁADU

WPIP Green Energy realizuje rozwiązania magazynowania energii dla sektora C&I, ze szczególnym uwzględnieniem przemysłu. Punktem wyjścia jest analiza profilu energetycznego, infrastruktury, planów inwestycyjnych, potrzeb w zakresie ciągłości zasilania, sposobu pracy magazynu i budżetu. Rozwiązanie powinno odpowiadać konkretnemu celowi i rozwiązywać określone problemy energetyczne przedsiębiorstwa.

Istotnym kryterium jest także cyberbezpieczeństwo. Ocenie powinien podlegać cały ekosystem cyfrowy: komunikacja urządzeń, architektura systemu, zdalny dostęp, zarządzanie użytkownikami i integracja z infrastrukturą IT zakładu. Magazyny mogą być elementem infrastruktury krytycznej i podlegać wymogom NIS2. Dlatego zamiast pytać, ile kosztuje magazyn energii, warto określić, jaki problem ma rozwiązać, jakie oszczędności przynieść oraz czy jego parametry i sposób pracy są dopasowane do konkretnego zakładu.