Opublikowano badanie na temat zrównoważonych przemysłowych magazynów energii

Wraz z postępem elektromobilności, nieustanny rozwój technologii zrównoważonych magazynów energii jest nieodzowny. Również w wielu przedsiębiorstwach produkcyjnych zintegrowane są magazyny energii, na przykład w celu zapewnienia niezawodnego zasilania (UPS) dla wrażliwych procesów. Dodatkowe opcje zastosowania pojawiają się poprzez integrację odnawialnych źródeł energii i ich zmiennej produkcji. Do nich należą między innymi zmniejszenie poboru mocy z sieci lub optymalizacja własnego zużycia.

W tym kontekście, Fraunhofer IPA oraz Instytut Efektywności Energetycznej w Produkcji EEP Uniwersytetu w Stuttgarcie, wspierani przez Ministerstwo Środowiska, Klimatu i Gospodarki Energetycznej Badenii-Wirtembergii, przeprowadziły i opublikowały badanie ESIP „Magazyny energii w systemach produkcyjnych”. Badanie to identyfikuje możliwe opcje zastosowania magazynów energii w systemach produkcyjnych oraz opisuje stan obecny technologii magazynowania energii, a także ich aktualne wyzwania i szanse.

Aby ocenić potencjał magazynów energii, przeprowadzono wywiady z ekspertami oraz ankietę online. W okresie od 1 sierpnia do 18 października 2018 roku w badaniu wzięło udział 269 osób, z których 136 zestawów danych zostało ostatecznie uwzględnionych w analizie. Pytano między innymi o możliwości integracji technicznej, dostępne technologie magazynowania energii, konkurencję, wyzwania, motywacje i opłacalność. Dodatkowo przeprowadzono osiem wywiadów z ekspertami. W przedsiębiorstwach wybranych ekspertów już stosuje się magazyny energii.

Opcje zastosowania

Istnieje wiele możliwości zastosowania magazynów energii w środowisku przemysłowym. Zasadniczo można wyróżnić opcje zabezpieczenia produkcji, optymalizacji poboru energii oraz usług systemowych. Opcje zabezpieczenia produkcji są już ugruntowane, podczas gdy opcje optymalizacji poboru energii stają się coraz bardziej interesujące dla przedsiębiorstw produkcyjnych. Opcje związane z usługami systemowymi są postrzegane jedynie jako efekt uboczny zwiększania opłacalności.

Dostępne technologie

Magazyny masowe, kondensatory i baterie ołowiowo-kwasowe należą do dojrzałych technologii dostępnych na rynku. Baterie litowe są na dobrej drodze, aby do nich dołączyć. Również baterie Redox-Flow mogą odgrywać ważną rolę ze względu na oddzielenie wymagań dotyczących mocy i pojemności.

Obniżanie kosztów

Wszystkie technologie magazynowania energii mają wysokie koszty produkcji ze względu na niewielką liczbę sztuk. Obniżenie kosztów inwestycyjnych może zostać osiągnięte w przypadku niemal wszystkich rozważanych technologii poprzez masową produkcję. Innym sposobem na redukcję wysokich kosztów inwestycyjnych magazynów energii jest wykorzystanie baterii Second-Life z samochodów elektrycznych, ponieważ ponowne użycie używanych baterii z pojazdów elektrycznych do zastosowań stacjonarnych może przynieść pozytywne efekty ekonomiczne i ekologiczne.

Usuwanie barier

Oprócz opłacalności, wyzwaniem dla integracji magazynów energii są również regulacje. Ponadto w branży brakuje doświadczenia, wiedzy i praktycznych demonstratorów. Największym motorem napędowym integracji magazynów energii jest konieczność zwiększenia efektywności zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i energetycznego.

Podsumowanie

Obecnie najczęściej stosowanymi magazynami energii w zastosowaniach stacjonarnych są magazyny elektryczne lub elektrochemiczne. W przyszłości te technologie magazynowania energii – przynajmniej na krótką i średnią metę – będą dominować na rynku. Zyskiwać będą również magazyny termiczne. Baterie litowe mają duży potencjał zastosowania również w zastosowaniach stacjonarnych, a technologie magazynowania energii, które jeszcze nie są dostępne na rynku, takie jak baterie Redox-Flow, mogą w przyszłości okazać się interesujące dla zastosowań stacjonarnych z punktu widzenia uczestników ankiety. Wielką szansą dla przedsiębiorstw jest rozwój i budowa hybrydowych systemów magazynowania energii.

Składają się one z magazynów energii elektrycznej i elektrochemicznej lub elektrycznej i termicznej. Integracja magazynów energii w celu optymalizacji poboru energii staje się coraz bardziej interesująca dla przedsiębiorstw, jednak opłacalność nadal stanowi największe wyzwanie. Firmy raczej skłaniają się ku dużym, centralnym magazynom energii, aby odłączyć się od sieci energetycznej. Dzięki centralnym, dużym magazynom energii możliwe jest ich wielofunkcyjne wykorzystanie. W ten sposób magazyn jest lepiej wykorzystywany, a opłacalność wzrasta. Obniżanie kosztów, napędzane rozwojem technologicznym i rosnącym rozwojem masowej produkcji, pozostaje najważniejszym czynnikiem wpływającym na opłacalność.

Podsumowanie w skrócie

Badanie „Magazyny energii w systemach produkcyjnych” identyfikuje różne opcje zastosowania magazynów energii stacjonarnych w środowisku przemysłowym. Przedstawia również obecne technologie magazynowania energii oraz opisuje aktualne szanse i wyzwania.

Wspierane przez: Ministerstwo Środowiska, Klimatu i Gospodarki Energetycznej Badenii-Wirtembergii

Autorzy: Fabian Zimmerman, Alexander Emde
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Raoul Laribi, Diana Wang, Alexander Sauer
Instytut Efektywności Energetycznej w Produkcji EEP
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart

Rok: 2019