Battery Energy Storage Systems (BESS) coraz częściej pojawiają się w strategiach energetycznych, przetargach inwestorskich i analizach banków inwestycyjnych. Nic dziwnego – to jeden z najważniejszych elementów transformacji energetycznej i ciągłego zabezpieczenia dostaw energii. Ale za rosnącą rolą technologii stoi również długa lista wyzwań – technicznych, regulacyjnych, operacyjnych i społecznych. Systemy magazynowania energii typu BESS to obecnie nie tylko komponent transformacji energetycznej, ale coraz częściej także samodzielne aktywo inwestycyjne. Jednak w przeciwieństwie do farm PV czy wiatrowych, które pracują w prostym modelu taryf gwarantowanych feed-in lub kontraktu bezpośredniego z odbiorcą, na podstawie umowy PPA, magazyn energii może działać równolegle w kilku strumieniach przychodów. Aby inwestycja w systemy BESS przyniosła oczekiwany zwrot finansowy, niezbędne jest dogłębne poznanie możliwych modeli biznesowych oraz ich elastyczne dopasowanie do konkretnej lokalizacji, wykorzystywanej technologii, wielkości przedsięwzięcia i dynamiki rynku. Ogniwa w klasie III, IV, V (nawet od znanych producentów) mogą prowadzić do problemów z wydajnością i bezpieczeństwem. Wysokiej klasy ogniwa z separatorami ceramicznymi wydłużają żywotność systemu, jednak wysoka jakość podnosi ich cenę o 15-20%.
System zarządzania baterią (BMS) musi precyzyjnie współpracować z nadrzędnym systemem zarządzania energią (EMS). W praktyce często występują problemy komunikacyjne, szczególnie gdy komponenty pochodzą od różnych producentów. Właściwa integracja systemu może trwać nawet rok. Nieodpowiednia konfiguracja przekształtnika (Power Conversion System) lub niedopasowanie transformatora może spowodować niestabilność systemu bądź jego ograniczoną funkcjonalność. Termiczna ucieczka (thermal runaway) to punkt największego ryzyka w kwestii bezpieczeństwa w systemach BESS. W 2021 roku pożar w Victorian Big Battery w Australii pokazał, jak katastrofalne mogą być skutki błędów projektowych. Systemy magazynowania energii wyglądają na pozór prosto: kontener z bateriami, falownik, system chłodzenia, sterownik. W praktyce to skomplikowany ekosystem wymagający pełnej integracji między komponentami i dogłębnej wiedzy inżynierskiej. BESS to systemy dynamiczne – ich efektywność i bezpieczeństwo zależą od warunków operacyjnych, jakości instalacji i ciągłej optymalizacji. Brak interoperacyjności między BMS a EMS lub PCS to częsta przyczyna awarii i ograniczenia funkcjonalności. Na rynku brakuje inżynierów i techników mających doświadczenie z projektowaniem, instalacją i serwisem systemów BESS. Wiele błędów to efekt źle przeprowadzonego montażu lub konfiguracji. W miarę integracji z siecią i cyfrowym rynkiem energii, magazyny stają się celem cyberataków. Wymagania takie, jak IEC 62351, IEEE 1686, ISO/IEC 27001 czy Dyrektywa NIS 2 będą obowiązkowe dla instalacji przyłączonych do infrastruktury krytycznej. Baterie ulegają degradacji w zależności od liczby cykli, temperatury pracy, głębokości rozładowania (DoD) i jakości ładowania. Brak strategii operacyjnej może skrócić żywotność systemu nawet o 40%. Ostatnim, ale równie ważnym wyzwaniem jest integracja magazynów z siecią – zwłaszcza tam, gdzie infrastruktura jest przestarzała lub przeciążona. Systemy BESS muszą być zsynchronizowane z parametrami sieci – każde odchylenie napięcia, częstotliwości czy zbyt duży kąt przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem BESS (PCS) a napięciem sieci (≥ 10%) może prowadzić do odłączenia systemu lub przepięć i niepożądanych przepływów energii. Producenci często stosują własne protokoły – W wielu regionach kraju, szczególnie tam, gdzie rozwinięto OZE, dostępność mocy przyłączeniowej dla magazynów, projektowanych jako instalacje autonomiczne, jest mocno ograniczona. Sytuacja wygląda nieco inaczej w przypadku instalacji hybrydowych, gdzie istniejącą instalację OZE planujemy rozbudować o magazyn energii elektrycznej. W takim przypadku jest szansa na uzyskanie warunków przyłączenia, o mocy nie większej niż moc przyłączonej instalacji. W miarę rosnącej cyfryzacji systemy BESS stają się podatne na cyberzagrożenia. Kompetencje w tej dziedzinie obejmują bezpieczeństwo sieci i infrastruktury. Zabezpieczenia NERC CIP, która mówi o ochronie infrastruktury krytycznej w systemach energetycznych. Dyrektywa NIS 2 UE, która zawiera regulacje dotyczące cyberbezpieczeństwa infrastruktury krytycznej. ISO/IEC 27001, która określa, jak zarządzać bezpieczeństwem informacji. Wielu inwestorów nie zwraca uwagi na to, że energoelektronika pochodząca od „niezaufanego dostawcy” może nie być odebrana i podłączona finalnie do sieci energetycznej. Często operatorzy mają na myśli dostawców z Azji – wskazując na możliwość niekontrolowanego zagrożenia ingerencji z zewnątrz. Opcją bezpieczną jest zastosowanie Europejskiej energoelektroniki do sterowania systemami bateryjnymi z Azji. Systemy bateryjne, o czym dużo się nie mówi, napotkają też na opór społeczny. Podobnie jak w przypadku farm wiatrowych instalacja BESS emituje hałas. Praca pojedynczego kontenera bateryjnego 5 MWh to hałas na poziomie 75 dB w odległości 1 metra od układu chłodniczego. W przypadku wielości kontenerów i małej odległości między nimi następuje kumulacja hałasu maksymalnie do 90 dB. Oferowane przez nas rozwiązania cechują się obniżonym poziomem generowanego hałasu. W końcowym etapie instalacji często pojawiają się problemy w synchronizacji systemów BESS z infrastrukturą sieciową. Sieć energetyczna w niektórych miejscach może mieć trudności w synchronizacji systemów magazynowania z infrastrukturą sieciową, zwłaszcza w miejscach, gdzie sieć oparta jest na przestarzałych rozwiązaniach technologicznych. Wśród producentów komponentów są też często rozbieżności w protokołach komunikacyjnych i brak interoperacyjności między różnymi producentami sprzętu. Podsumowując na magazynach można dużo zyskać, Magazyny energii to nie „czarna skrzynka”, którą wystarczy postawić i podłączyć. To zaawansowane technologicznie, wrażliwe operacyjnie i niepewne regulacyjnie systemy, które wymagają kompetencji projektowych, inżynieryjnych i finansowych. Polska ma ogromny potencjał w zakresie BESS – zwłaszcza jako komponent wsparcia dla dynamicznie rozwijającego się rynku OZE. Ale sukces tej technologii będzie zależeć od tego, czy potrafimy rozwiązać wyzwania u podstaw: od standaryzacji przepisów, przez dostępność wykwalifikowanej kadry, po interoperacyjność technologii. GPR Energy Batteries zapewnia wysokie kompetencje oraz doświadczenie zespołu. Magazyny energii
typu BESS
Technologia – trudna do opanowania układanka
Dobór ogniw
BMS vs EMS
PCS i transformator
Zarządzanie temperaturą
Największe zagrożenia
dla inwestycji01
Niekompatybilność
komponentów02
Brak
specjalistów03
Cyfrowe
zagrożenia04
Brak strategii
operacyjnej Problemy integracyjne
z siecią energetyczną Synchronizacja
z siecią Brak standardu
komunikacji
brak otwartych standardów utrudnia integrację z SCADA i systemami operatorów sieci (OSP/OSD). Brak zdolności
przyłączeniowych
Cyberbezpieczeństwo
inwestycji
Konieczne jest zadbanie o odpowiednie standardy komunikacji IEC 62351 (w systemach elektroenergetycznych) i IEEE1686 (bezpieczeństwo inteligentnych urządzeń elektronicznych). Często konieczna jest segmentacja sieci – izolowanie krytycznych systemów w celu minimalizacji ryzyka. Systemy magazynów energii, zwłaszcza podłączone do infrastruktury krytycznej muszą być zgodne z regulacjami:
natomiast potrzebny do tego jest doświadczony zespół fachowców. Problemy operacyjne miały wszystkie kraje, które rozpoczynały projekty BESS. Dużym problemem w realnych projektach okazała się walidacja systemów w realistycznych warunkach operacyjnych, która zapewnia ich niezawodność i zgodność z wymaganiami klienta oraz sieci. W początkowej fazie wdrażania brakowało specjalistów w zakresie projektowania, instalacji i konserwacji systemów BESS. Przewidujemy, że podobne problemy mogą pojawić się również w Polsce. Wysokie ryzyko
– wysokie kompetencje
