Какво е мястото на батериите в енергетиката?

Така се стече животът ми, че се интересувам, а и се занимавам професионално с енергетика и то в по-широкия ѝ смисъл. Това не е непременно в електрическата  ѝ част, макар че най-големият ми практически опит е точно в генерацията на електрически мощности.

Споменавам това единствено в контекста на това, че и аз имах неправилни представи за батериите и тяхното място в голямата енергетика. Не мога да си спомня точно защо, но започнах да следя Австралия някъде през 2016 г. и точно благодарение на това “заблужденията”, които имах относно батериите, приключиха в края на 2017 г. Тогава Tesla внедри най-голямата батерия HPR (Hornsdale Power Reserve – батерията на Тесла 100 MW/128 MWh) в Австралия и го направи по възможно най-удачния от рекламна гледна точка начин.

Случаят е доста интересен и съм сигурен, че в маркетинг средите ще се изучава как се прави революция в една индустрия. Накратко (по-подробно тук): Австралия има сериозни проблеми със сигурността на мрежата и чести спирания на тока, особено през лятото – декември и януари. Обсъждат се всякакви варианти, правителството натиска за разширяване на въглищните централи (каква изненада), като обвинява за проблемите навлизането на ВЕИ.

Древният култ към Слънцето и още 7 мита за слънчевата енергия

Тогава Илън Мъск се включи с туит (който някои считат за спам) и предложи да реши проблема за 100 дни и за 50 млн. долара, без никой да го е питал или искал нещо от него . Тогава “Тесла” беше известна повече с провалените си обещания.

Един милиардер от Австралия малко закачливо го попита, дали е сериозен, а Мъск отговори: “Ако не успея, тези 50 млн. долара остават за моя сметка и вие не плащате нищо. Това дали ви се струва достатъчно сериозно?”

Така започna писането на историята, но още по-интересното тепърва предстои и точно затова ще си говорим сега.

 

Кои са заблудите свързани с батериите? 

Ето някои от най-популярните:

Заблуда 1: “Батериите зареждат ток през нощта, когато е евтин, а го връщат в мрежата, когато го няма и е скъп – от това правят пари.”

Това изглежда напълно логично на пръв поглед, но не е напълно вярно. Батериите се “зареждат”/”разреждат” НЕПРЕКЪСНАТО, когато са в мрежата, поддържат честотата (по-подробно по-долу) и правят пари точно от това.

Заблуда 2:  “Разходите по батериите ненужно оскъпяват нещата и изземат всъщност парите от “традиционните” ТЕЦ.”

Оказва се, че и това не е вярно (подробности по-долy). Важен е общият ефект и ползата за обществото от НАМАЛЯВАНЕ на разходите за електроенергия и поддържане на мрежата.

Заблуда 3:  “Батериите не могат да заменят изискването за голяма инерционна маса.”

Вече не. Възможността да подаваш и да консумираш мощност в рамките на милисекунди прави възможна т.нар. синтетична или цифрова инерция. Не само това, правят го и с по-малки мощности и по-евтино.

Заблуда 4:  “Батериите не са част от устойчивото развитие, защото ще изискват огромни количества метали и едва ли не ще доведат до унищожаване на природата, а отделно имат и сериозни емисии при производството.”

Това съждение е невярно като цяло поради два основни фактора. От една страна батериите са част от устойчивото развитие, защото са почти 100% рециклируеми, т.е. при достигане на определено ниво на мощности металите за нови батерии ще идват от рециклирането на стари, което допълнително ще намалява тяхната цена. От друга страна се развиват и нови технологии, които не използват толкова много метали (flow batteries).

Заблуда 5:  “Батериите, не могат да заменят мощности като тези в ПАВЕЦ “Чаира” примерно.” Това в момента е вярно, но вярно е и това, че в новата разпределена мрежа такива мощности НЯМА да са нужни. Това е малко по-трудно за разбиране от неспециалисти, но долу има малко подробности, доказващи всъщност предимствата пред ПАВЕЦ.

 

Какви са фактите за батериите

Аналогията на батериите с ПАВЕЦ е неправилна, защото има съществени разлики. Докато ПАВЕЦ може да участва в първично регулиране и го прави, основното му предназначение е на денонощен изравнител. В случая ПАВЕЦ “Чаира” покрива аварийни ситуации при изключване на хилядник в АЕЦ “Козлодуй”. Докато промяната на мощността от ПАВЕЦ е от средно 6-8% на секунда (и зависи и от механичните характеристика на тръбопровода), то отдаването на мощност при батериите е със скорост от порядъка на милисекунди.

Другата още по-голяма и съществена разлика е, че превключването на ПАВЕЦ от генераторен на помпен режим и обратно, отнема минути, докато при батериите говорим отново за време на реакция от порядъка на милисекунди. Това прави батериите идеалното средство за регулиране на честотата, тъй като те могат да поемат и отдават в мрежата енергия бързо и точно, както е необходимо.

За да разберете колко несравнимо по-добри са показателите на батерията, трябва да се обърне внимание на няколко неща.

Първо, поради факта, че големите парни турбини са инерционни и бавни, в първия случай има смущение по честота и тя получава команда да намали мощността (първият червен кръг). След малко, тъй като честотата явно се е оправила, има команда за възстановяване на предишната стойност. Поради инертността на турбината мощността на практика не се променя – с две думи, турбината все едно въобще не реагира на командата.

Когато смущението е по-дълго (вторият червен кръг), естествено турбината започва да отработва командата и да намалява мощността, но следвайки физическите и механични ограничения за промени в товара, специфични за турбината (газовите турбини са далеч по-бързи).

На долната половина на графиката е показана батерията. Не само, че няма никакво отклонение от зададената команда, но обърнете внимание, че графиката е в секунди, а не в минути, както тази на парната турбина.

В следващия пример (втората фигура) се вижда друго фантастично поведение и реакция на батерията. На 25 август 2018 поради прекъсване на високоволтов електропровод се получава работа на островен режим.

Обърнете внимание на събитието: Всичко е нормално и батерията е в изчакващ режим. След това отпада електропровод, честотата пада и батерията инжектира веднага 80 MW.

В следствие Честотата започва рязко да се покачва (най-вероятно има и отпаднали консуматори). Батерията разтоварва до 0 МВ, но честотата продължава да расте и HPR преминава веднага в режим зареждане – 20 МW. Накрая честотата влиза в граници.

Всичко това се случва в рамките на само 11 секунди!

Последният доклад по работата на HPR (батерията, инсталирана в Австралия) от 2020 г. отчита, че ефектът  ѝ само за 2019 г. води до намалени разходи за поддръжка на честотата в рамките на около 89 млн. долара.

Нека да обобщим дотук – има вече техническо решение, което:

  • е изпробвано и работи вече над 3 години;
  • доказани са предимствата му във всеки технически параметър;
  • намалява значително разходите по поддръжката на честотата;
  • цената му тепърва ще пада с напредъка на технологиите както поради икономия от мащаба, така и поради наличието на все повече и повече конкуренти.

И това решение бе внедрено в експлоатация за по-малко от 100 календарни дни.

 

Какво може да научи България

Правителствата, дори в нормални държави, понякога се поддават на нормални популистки течения и те самите не могат да донесат прогрес. От тях се иска ДА НЕ ПРЕЧАТ. Австралия е един от най-големите износители на въглища в света, но въпреки всичко е една от държавите с изключително ударно внедряване на най-новите технологии в областта на ВЕИ и батериите.

За подобни преходи е нужен е “рисков” капитал (няма никакъв риск в случая, но е нормално нещо, което се прави за първи път в такъв мащаб, да е трудно за обяснение на финансистите).

Необходим е и е личен пример и ангажимент, който не буди съмнения в сериозността на намеренията.

 

Перспективите у нас 

За съжаление в момента перспективите са много мрачни – нямаме нито един от горепосочените фактори. Първото може сравнително лесно да бъде решено при евентуално успешни избори и смяна на досегашния подход на нищоправене и “още от същото”, но за съжаление останалото нито го имаме, нито ще го имаме скоро.

Ние не сме Австралия и имаме предимство, че сме много добре свързани с енергийните системи на комшиите. А комшиите тези неща ги имат и вече усилено работят по тях.

Съжалявам, че всичко, изложено дотук, не звучи позитивно за енергетиците от отрасъла. По-лошото е, че не е само този отрасъл, който страда от недалновидността на някои от решенията на управляващите. Някои от тези решения съвсем спокойно могат да бъдат и състав от престъпления, които са обект на разглеждане по Наказателния кодекс.

Хубавото все пак е, че ток ще има, но вместо да го внасяме трябва да поработим малко и за българските интереси, като например преобразуваме комплекса “Марица-изток” в енергиен център, вместо да даваме парите на данъкоплатците за ненужни реактори и газопроводи.

 

Симеон Белорешки е инженер по автоматизация, EMBA от Американския университет в Благоевград, с дългогодишен управленски опит в Близкия изток, а преди това консултант по енергийни проекти в EMEA и ръководител на проекти в ТЕЦ “Бобов дол”, модернизацията на блокове 1, 3, 4 в “Марица-изток 2” и редица проекти в “Лукойл Нефтохим”.

Leave a comment

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Този сайт използва Akismet за намаляване на спама. Научете как се обработват данните ви за коментари.