Duży wzrost inwestycji w magazyny energii. Nadal dominuje jedna technologia
Rok 2024 okazał się rekordowy dla globalnych inwestycji w bateryjne magazyny energii. Dominuje technologia litowo-jonowa. Jej niskie koszty utrudniają wejście na rynek nowym, obiecującym technologiom magazynowania.
Analitycy z firmy Rho Motion oszacowali, że w 2024 r. na całym świecie powstały bateryjne magazyny energii o skumulowanej pojemności 205 GWh, co jest wynikiem o 53 proc. lepszym od osiągniętego rok wcześniej. Za ten wzrost odpowiadał przede wszystkim segment największych magazynów energii, których zadaniem jest m.in. stabilizowanie sieci elektroenergetycznych – ich pojemność w zeszłym roku zwiększyła się o 160 GWh. Ten segment zanotował aż 68-proc. wzrost inwestycji względem 2023 r.
Ubiegłoroczna koniunktura w inwestycjach w segmencie sieciowych magazynów energii to przede wszystkim zasługa Chin, które odpowiadały za 67 proc. ubiegłorocznego wzrostu zainstalowanej globalnie pojemności.
Największe nowe magazyny energii
Według Rho Motion to w Państwie Środka powstały dwa z pięciu największych uruchomionych w zeszłym roku na świecie magazynów energii – ich pojemność wyniosła odpowiednio 1,416 GWh i 1,2 GWh. W pierwszej piątce znalazły się ponadto: amerykański projekt Gemini Solar z magazynem energii o pojemności 1,3 GWh, magazyn zrealizowany w Arabii Saudyjskiej (1,2 GWh) oraz inwestycja Rexford Solar w USA z magazynem o pojemności 1,2 GWh.
Rho Motion odnotowuje wzrost średnich jednostkowych pojemności magazynów uruchomionych w zeszłym roku na świecie. W Europie w 2024 r. uruchamiano magazyny zdolne do pracy z pełną mocą przeciętnie przez ponad 2 godziny, podczas gdy średnia dla 2023 r. wynosiła 1,3 godziny. W USA i Kanadzie dominowały magazyny, które mogą pracować z pełną mocą przynajmniej przez 3 godziny. O ile dla Kalifornii średnia wynosiła nawet 4 godziny, o tyle dla drugiego największego rynku magazynów energii w USA – Teksasu – było to jedynie 1,7 godziny.
Kolejny zauważony przez Rho Motion trend to spadek udziału inwestycji polegających na kolokacji magazynu i źródła wytwórczego (z reguły farmy wiatrowej lub fotowoltaicznej). W 2023 r. co drugi uruchamiany na świecie magazyn miał być kolokowany ze źródłem OZE, a w 2024 r. odsetek takich inwestycji zmalał do 40 proc. Ten spadek wynikał głównie ze specyfiki inwestycji magazynowych w Chinach.
W mniejszym stopniu w 2024 r. za wzrost pojemności magazynów energii odpowiadał segment prosumencki. Iola Hughes, analityk Rho Motion, zauważa na łamach serwisu energy-storage.news, że o ile we wcześniejszych latach inwestycje w tym segmencie były zdominowane przez Europę, do czego przyczyniały się obawy odbiorców o wzrost cen energii i subsydia, o tyle ubiegłoroczna stabilizacja na europejskich rynkach energii zmniejszyła zainteresowane prosumenckimi magazynami. W tej sytuacji większe znacznie dla rozwoju tego segmentu w ubiegłym roku miały Chiny.
Niskie ceny LFP blokują inne technologie
Zrealizowane w ubiegłym roku bateryjne magazyny energii niemal w całości bazowały na technologii litowo-jonowej. Rho Motion odnotowuje wzrost dominacji technologii ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP).
Potwierdziły to ostatnie komentarze przedstawiciela największego na świecie producenta baterii CATL, wygłoszone podczas wystąpienia na forum gospodarczym w Davos. Wiceprezes chińskiej firmy Pan Jian stwierdził, że o ile jeszcze kilka lat temu technologia LFP stanowiła około 30 proc. globalnej produkcji baterii, która była zdominowana przez baterie NMC, o tyle obecnie udział obu technologii wynosi około 50/50. Jego zdaniem w ciągu 3 lat LFP będzie mieć 70 proc. rynku (CATL ogłosił niedawno plany budowy europejskiej fabryki baterii LFP o rocznej zdolności produkcyjnej 50 GWh, którą kosztem 4,1 mld euro ma wybudować wspólnie ze Stellantisem).
Baterie przepływowe szansą na dłuższe magazynowanie energii
Rho Motion w podsumowaniu rynku magazynów energii za 2024 r. odnotowuje pewien wzrost wykorzystania technologii przepływowej. Uruchomione w zeszłym roku magazyny przepływowe miały pojemność 2,3 GWh, co oznacza wzrost rok do roku o 300 proc.
Znacznie mniej uruchomionych w 2024 r. magazynów bazowało na innej obiecującej technologii – ogniw sodowo-jonowych. Według szacunków Rho Motion w ubiegłym roku oddano do użytku tego typu magazyny o pojemności poniżej 200 MWh – zrealizowano je głównie w Chinach.
W ocenie analityków firmy główną barierą w szerszym wejściu na rynek alternatywnych technologii magazynowania energii, takich jak magazyny przepływowe czy magazyny z bateriami sodowo-jonowymi, pozostają niskie – i nadal malejące – koszty inwestycji bazujących na bateriach LFP.
Piotr Pająk
piotr.pajak@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Czy budować dużą elektrownie jądrową?
Elektrownia jądrowa w Polsce ma kosztować około 200 mld zł i dać 6 GW mocy, a ESP w Młotach ma kosztować między 4 mld a 5 mld złotych i dać 1GW mocy i 3,5 GWh energii to znaczy że za 200 mld można wybudować około 40 GW mocy i 140 TWh energii. Jest to o wiele za dużo do stabilizacji sieci i magazynowania energii. Czy zatem jest sens budować elektrownie jądrową? To bardzo interesujące pytanie, które dotyka kluczowych kwestii związanych z planowaniem energetycznym, kosztami inwestycji oraz stabilnością i elastycznością systemu energetycznego. Porównanie kosztów i mocy elektrowni jądrowej z magazynem energii (ESP) w Młotach wymaga głębszej analizy, ponieważ obie technologie pełnią różne role w systemie energetycznym.
Elektrownia jądrowa vs. magazyn energii – różnice w funkcjonalności:
1. Elektrownia jądrowa:
o Dostarcza stałą, przewidywalną moc przez cały rok, niezależnie od warunków pogodowych.
o Jest źródłem energii podstawowej (tzw. baseload), które zapewnia stabilność systemu energetycznego.
o Nie emituje CO2 podczas pracy, co jest istotne dla celów klimatycznych.
o Wymaga wysokich nakładów inwestycyjnych i długiego czasu budowy (ok. 10–15 lat).
o Nie jest elastyczna w zakresie szybkiego dostosowania mocy do zmiennego zapotrzebowania.
2. Magazyn energii (ESP):
o Służy do magazynowania energii i jej oddawania w momentach szczytowego zapotrzebowania lub gdy źródła odnawialne (wiatr, słońce) nie dostarczają wystarczającej mocy.
o Jest elastyczny i może szybko reagować na zmiany w systemie, co jest kluczowe dla stabilizacji sieci.
o Nie produkuje energii samodzielnie, lecz przechowuje energię wyprodukowaną przez inne źródła.
o Ma krótszy czas budowy i niższe koszty inwestycyjne w porównaniu do elektrowni jądrowej.
Analiza kosztów i mocy:
• Elektrownia jądrowa: 200 mld zł za 6 GW mocy (ok. 33 mld zł/GW).
• Magazyn energii w Młotach: 4–5 mld zł za 1 GW mocy i 3,5 GWh pojemności (ok. 4–5 mld zł/GW).
Na pierwszy rzut oka wydaje się, że za 200 mld zł można wybudować magazyny o łącznej mocy 40 GW i pojemności 140 GWh, co rzeczywiście brzmi imponująco. Jednak kluczowe jest zrozumienie, że magazyny energii nie produkują energii – tylko ją przechowują. Oznacza to, że aby w pełni wykorzystać potencjał magazynów, potrzebne są również źródła energii, które tę energię wyprodukują (np. farmy wiatrowe, fotowoltaika).
Czy elektrownia jądrowa ma sens w Polsce?
1. Stabilność systemu:
o Elektrownia jądrowa dostarcza stałą moc, co jest kluczowe dla zapewnienia energii podstawowej w systemie. W Polsce, gdzie obecnie dominują elektrownie węglowe, atom mógłby zastąpić część mocy węglowych, redukując emisje CO2.
o Magazyny energii są doskonałym uzupełnieniem dla źródeł odnawialnych, ale nie mogą zastąpić stałych źródeł energii, takich jak atom czy węgiel.
2. Koszty i czas realizacji:
o Budowa elektrowni jądrowej jest droga i czasochłonna, ale jej żywotność wynosi 60–80 lat, co sprawia, że koszty są rozłożone na długi okres.
o Magazyny energii są tańsze i szybsze w budowie, ale ich żywotność jest znacznie krótsza w zależności od rodzaju technologii (ok. 20–100 lat).
3. Bezpieczeństwo energetyczne:
o Elektrownia jądrowa zwiększa dywersyfikację źródeł energii, co jest ważne dla bezpieczeństwa energetycznego Polski.
3.
o Magazyny energii są ważnym elementem systemu, ale nie rozwiązują problemu niedoboru mocy w przypadku braku wiatru lub słońca.
4. Klimat i emisje:
o Elektrownia jądrowa nie emituje CO2, co jest zgodne z celami klimatycznymi UE i Polski.
o Magazyny energii same w sobie nie emitują CO2, ale ich skuteczność zależy od źródeł energii, które zasilają system.
Podsumowanie:
• Duża elektrownia jądrowa ma sens jako źródło stabilnej, niskoemisyjnej energii, które może zastąpić moce węglowe i zapewnić bezpieczeństwo energetyczne, ale tylko w wypadku zahamowania rozwoju OZE.
• Magazyny energii są niezbędne do stabilizacji sieci i integracji źródeł odnawialnych, ale nie mogą zastąpić stałych źródeł energii.
• Optymalne rozwiązanie to połączenie obu technologii: elektrowni jądrowej jako źródła podstawowego oraz magazynów energii i OZE (wiatr, słońce) jako elastycznych elementów systemu.
W Polsce, gdzie transformacja energetyczna jest pilnym wyzwaniem, budowa elektrowni jądrowej może być uzasadniona, ale powinna być częścią szerszej strategii, uwzględniającej rozwój OZE, magazynów energii oraz modernizację sieci przesyłowych. Ale czy na pewno potrzebne są duże elektrownie jądrowe.
Oczywiście trzeba rozbudować rozbudować energetykę odnawialną tak aby roczna produkcja była większa od rocznego zapotrzebowania to znaczy obecnie ponad 180 TWh wtedy można przy pomocy ESP zapewnić wystarczającą i stabilną ilość energii w systemie. W przypadkach nadzwyczajnych mogą być wykorzystywane elektrownie gazowe lub import. Ponadto rozproszony system energetyczny zmniejsza straty przesyłu energii i daje większą odporność na awarie. Energia jądrowa ma sens w SMR dla elektrociepłowni, gdzie oprócz prądu będą produkować ciepłą wodę użytkową i wodę do centralnego ogrzewania a przez to pracować w sposób ciągły. Rozproszony system energetyczny oparty na odnawialnych źródłach energii (OZE) i magazynach energii (ESP) ma wiele zalet, w tym zmniejszenie strat przesyłowych i większą odporność na awarie. Dodatkowo małe reaktory modułowe (SMR) mogą być bardziej elastycznym i efektywnym rozwiązaniem w kontekście produkcji energii jądrowej, szczególnie w połączeniu z systemami ciepłowniczymi. Rozwinę teraz argumenty i dodam kilka dodatkowych spostrzeżeń.
________________________________________
1. Rozbudowa OZE i magazynów energii (ESP)
• Nadwyżka produkcji z OZE: Jeśli roczna produkcja energii z OZE przekroczy roczne zapotrzebowanie (obecnie ok. 180 TWh w Polsce), magazyny energii (ESP) mogą przechowywać nadwyżki i oddawać je w okresach niedoboru. To kluczowe dla stabilizacji systemu.
• ESP vs. akumulatory: Rzeczywiście, ESP mogą pracować nawet 100 lat . ESP są więc bardziej trwałe i lepiej nadają się do długoterminowego magazynowania energii.
• Rozproszony system energetyczny: Lokalne źródła energii (np. farmy wiatrowe, panele słoneczne na dachach) zmniejszają straty przesyłowe i zwiększają odporność systemu na awarie. To szczególnie ważne w kontekście ekstremalnych zjawisk pogodowych lub cyberataków.
________________________________________
2. Elektrownie gazowe i import jako backup
• Elektrownie gazowe: Mogą być wykorzystywane jako awaryjne źródło energii w okresach, gdy OZE i magazyny nie są w stanie zaspokoić zapotrzebowania. Jednak ich rola powinna być ograniczona ze względu na emisje CO2 i zależność od importu gazu.
• Import energii: Współpraca międzynarodowa i połączenia transgraniczne (np. z krajami skandynawskimi lub Niemcami) mogą zapewnić dodatkową elastyczność, ale nie powinny być głównym filarem bezpieczeństwa energetycznego.
________________________________________
3. Energia jądrowa w formie SMR dla elektrociepłowni
• Małe reaktory modułowe (SMR): Są bardziej elastyczne niż tradycyjne duże reaktory jądrowe. Mogą być budowane w mniejszych jednostkach, co zmniejsza koszty inwestycyjne i skraca czas budowy. Dodatkowo, SMR mogą być wykorzystywane w kogeneracji, czyli jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła.
• Elektrociepłownie jądrowe: Wykorzystanie ciepła z reaktorów do ogrzewania miast (np. poprzez sieci ciepłownicze) zwiększa efektywność energetyczną i zmniejsza emisje CO2. To szczególnie atrakcyjne rozwiązanie dla Polski, gdzie wiele miast korzysta z centralnego ogrzewania.
• Ciągła praca: SMR mogą pracować w sposób ciągły, dostarczając zarówno energię elektryczną, jak i ciepło, co zwiększa ich opłacalność ekonomiczną.
________________________________________
4. Zalety rozproszonego systemu energetycznego
• Mniejsze straty przesyłowe: Lokalna produkcja energii zmniejsza straty związane z przesyłem na duże odległości.
• Odporność na awarie: Rozproszony system jest mniej podatny na awarie, ponieważ nie opiera się na jednym centralnym źródle energii.
• Demokratyzacja energetyki: Rozwój mikroinstalacji OZE (np. panele słoneczne na dachach) pozwala konsumentom stać się prosumentami, czyli jednocześnie producentami i konsumentami energii.
________________________________________
5. Czy energia jądrowa ma sens w Polsce?
• Tradycyjne duże reaktory: Budowa dużych elektrowni jądrowych (np. 6 GW za 200 mld zł) może być nieopłacalna w kontekście szybko rozwijających się OZE i magazynów energii. Dodatkowo, długi czas budowy i wysokie koszty inwestycyjne są znaczącym obciążeniem, a energia elektryczna z nich będzie bardzo droga ze względu na amortyzację.
• SMR i elektrociepłownie: SMR mogą być bardziej odpowiednie dla Polski, szczególnie w połączeniu z systemami ciepłowniczymi. Mogą one stanowić uzupełnienie systemu opartego na OZE i magazynach energii, zapewniając stabilność w okresach niedoboru.
Podsumowanie:
• Optymalny mix energetyczny dla Polski powinien opierać się na OZE (wiatr, słońce, biomasa, biometan) wspieranych przez magazyny energii (ESP) i akumolatorowe oraz SMR w roli uzupełniającej, szczególnie w kontekście produkcji ciepła.
• Rozproszony system energetyczny zmniejsza straty przesyłowe, zwiększa odporność na awarie i umożliwia większą niezależność energetyczną.
• Elektrownie gazowe i import powinny pełnić rolę awaryjnego backupu, a nie głównego źródła energii.
Wizja oparcia systemu energetycznego na OZE, magazynach energii i SMR jest bardzo realistyczna i odpowiada współczesnym trendom w energetyce. Kluczem jest elastyczność i dywersyfikacja, aby zapewnić stabilność, bezpieczeństwo, niskie emisje i niskie ceny.