Jednym z najważniejszych wyzwań, przed którymi stoi Polska, jest kwestia transformacji energetycznej. I właśnie energia na przyszłość jest tematem cyklu „Nauka to polska specjalność” w listopadzie. Gościem podcastu „Ludzie nauki” jest w tym miesiącu dr hab. Paweł Obstawski, profesor Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie z Katedry Podstaw Inżynierii i Energetyki, z którym rozmawiamy o odnawialnych źródłach energii, magazynowaniu energii, polskim miksie energetycznym i o tym, jak SGGW zajmuje się tą tematyką.
Zapraszamy do wysłuchania całego odcinka podcastu Wprost „Ludzie nauki”:
Prof. Obstawski: Polska powinna skupić się na rozwoju inteligentnych sieci energetycznych
Inteligentne sieci energetyczne
Prof. Obstawski przekonuje w rozmowie, że rozwiązaniem wielu problemów polskiej energetyki może być koncepcja Smart Grid, czyli tzw. inteligentnych sieci energetycznych, w których istnieje bieżąca komunikacja pomiędzy wszystkimi uczestnikami rynku energii, w tym producentami energii odnawialnej, zapewniająca lepsze zarządzanie przepływem i produkcją energii.
– Koncepcja ta polega na tym, że z lokalnych dostępnych nośników energii na danym obszarze wytwarza się różne formy energii, które ukierunkowane są na wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej. Konsumuje je się w obrębie danej gminy, danej lokalizacji. Natomiast nadwyżki energii elektrycznej można oddać do sieci i tą siecią przesłać je tam, gdzie akurat są braki energii – tłumaczy naukowiec w rozmowie. – W aspekcie tych inteligentnych sieci energetycznych mówi się o tzw. lokalnych regionach autonomicznych, lokalnych regionach energetycznych, które są scharakteryzowane pod kątem różnych zasobów energii. Czyli np. wiedząc o tym, że świetne zasoby energii wiatru są na północy Polski, czy na Pomorzu, można tam śmiało produkować w dużej ilości energię elektryczną, którą za pomocą sieci, pod warunkiem że będą to nowoczesne sieci, można przesłać np. na południe, gdzie akurat ani nie wieje, ani nie świeci słońce i tę energię tam konsumować, odciążając w ten sposób energetykę zawodową, która nadal bazuje w tym momencie na węglu – dodaje.
Prof. Obstawski zwraca też uwagę, że już od kilku lat trwa próba pokrycia ogólnego zapotrzebowania na energię z odnawialnych źródeł w celu spełnienia dyrektyw unijnych. – Stąd też pojawiają się liczne programy pomocowe, dofinansowania, namawiające i ukierunkowujące zwykłego Kowalskiego na inwestowanie w odnawialne źródła energii, a ściślej mówiąc w instalacje fotowoltaiczne i sprężarkowe pompy ciepła, dlatego, że one się uzupełniają, jedno wytwarza energię elektryczna, drugie ją konsumuje, wytwarzając energię cieplną – wskazuje naukowiec. – Sprawa jest bardzo fajna, tylko w tym wszystkim należy mieć umiar. Produkcja i konsumpcja tej energii elektrycznej z uwzględnieniem energetyki zawodowej musi opierać się na pewnej równowadze, która, wydaje mi się, w ostatnich latach została zatracona. To jest istne szaleństwo, ale chyba tak jest – ocenia.
„Sieć nie jest workiem bez dna”
– Zakładano, że magazynem energii, do którego można produkowaną energię elektryczną z instalacji fotowoltaicznych i siłowni wiatrowych oddawać, będzie ogólnodostępna sieć i to będzie wsparcie dla energetyki zawodowej. Tylko nie wzięto pod uwagę faktu, że każdy w gniazdku chciałby mieć określoną jakość energii. Czyli napięcie fazowe 230 V i 50 Hz. Sieć przesyłowa elektroenergetyczna nie jest workiem bez dna. Jeżeli tej energii elektrycznej jest w sieci za dużo lub za mało, wówczas jakość energii w sieci spada. Jeżeli tej energii jest za dużo, rośnie częstotliwość i napięcie skuteczne. Jak jest jej za mało, to częstotliwość i napięcie spada – tłumaczy prof. Obstawski. – Rozwiązanie tego problemu to stworzenie lokalnych systemów energetycznych, autonomicznych regionów energetycznych w połączeniu z inteligentnymi sieciami. Od tego trzeba było zacząć całą przygodę z odnawialnymi źródłami. A ta kolejność nie została zachowana, stąd też właśnie liczne problemy eksploatacyjne, które występują. Przy dobrych warunkach słonecznych sytuacja jest taka, że w przypadku dużych graczy dzwoni operator i mówi „będę cię dzisiaj wyłączał, bo mam za dużo energii w sieci”. Natomiast w przypadku zwykłego Kowalskiego, który ma małą instalację fotowoltaiczną i jest położony dalej od transformatora, po prostu zabezpieczenia falownika nie pozwolą mu oddać tej energii do sieci i odłączą jego instalację fotowoltaiczną, przez co on jej nie produkuje do systemu i nie zarabia – dodaje.
Oprócz inteligentnych sieci rozwiązaniem tego problemu może być możliwość lokalnego magazynowania energii elektrycznej. – Przy czym technologie, które istnieją, bazują na standardowych akumulatorach. Stąd też pojawiają się liczne programy pomocowe, dotacyjne. Jeżeli masz fotowoltaikę, zamontuj magazyn energii u siebie w domu, zakumuluj w dzień, oddaj w nocy – mówi prof. Obstawski. – Należy pamiętać o tym, że to są rozwiązania technologiczne jeszcze drogie. Poza tym magazyny energii w takiej postaci ulegają starzeniu i mają jakiś okres przydatności do użytkowania. Jest pytanie, co dalej? Trzeba będzie to zutylizować. I znowu pojawia się pytanie o ślad węglowy, oddziaływanie na środowisko i tak dalej – dodaje.
Naukowiec wskazuje, że „idealnym rozwiązaniem byłaby możliwość przewożenia zmagazynowanej energii elektrycznej transportem, czy to kołowym, czy kolejowym”. – Są opracowywane tak zwane technologie magazynów przepływowych. Bardzo ciekawa technologia. Polega to na tym, że produkowane nadwyżki energii elektrycznej magazynowane są w elektrolicie, który może zostać przetłoczony do cysterny, transportem kołowym przewieziony, do pustego magazynu załadowany. Rozładowany elektrolit może być dostarczony tam, gdzie akurat jest nadwyżka energii – tłumaczy. – Świetnie by to się nadawało do dużych farm fotowoltaicznych. Jak są nadwyżki energii, a farma produkuje, i nie można oddać energii do sieci, bo na tym obszarze jest jej za dużo, to przetłaczamy, przewozimy i oddajemy gdzie indziej. Rozładowujemy i ładujemy na nowo. Elektrolit jest bezstratny, więc można go eksploatować wiele, wiele lat – dodaje.
Prof. Obstawski: Najlepszym kierunkiem rozwoju są sieci typu smart
Prof. Obstawski podkreśla jednak, że wadą każdej formy magazynowania energii jest wrażliwość akumulatorów na niskie temperatury pracy, co powoduje utratę ich żywotność.
– Dlatego najlepszym kierunkiem rozwoju są autonomiczne regiony energetyczne i sieci typu smart z możliwością przesyłania energii na znaczne odległości. Uważam, że polityka energetyczna Polski powinna iść w tym kierunku i w tym momencie skupić się na restrukturyzacji ogólnodostępnej sieci.
Pytany, gdzie widzi szanse Polski na rozwój swoich technologii do wytwarzania energii, naukowiec wskazuje na obszar przetwarzania biomasy i produkcji biogazu. – Bo nawet jak się popatrzy na tereny warszawskie, całej aglomeracji miejskiej, to na obrzeżach jest bardzo dużo obszarów zielonych, które muszą być pielęgnowane. Powstaje dużo bioodpadów, które są gdzieś utylizowane. A właśnie te pozostałości bio można przetworzyć i prosty sposób wytworzyć biogaz, który lokalnie mógłby być wykorzystywany do wytwarzania czy to energii elektrycznej, czy ciepła – wskazuje ekspert z SGGW. – Inwestycja właśnie w takie mikro czy mini biogazownie, nie przydomowe, ale na przykład gminne, to mogłoby być jedno z takich rozwiązań, które by było warto zrealizować – ocenia.
Nauka to polska specjalność
Wielkie postacie polskiej nauki
Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce
Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”