61 848 88 71
info@astat.plW obliczu rosnących cen energii, zwiększonego zapotrzebowania na niezależność energetyczną oraz potrzeby optymalizacji kosztów operacyjnych, coraz więcej firm rozważa inwestycję w magazyn energii. Dla zakładów przemysłowych wybór właściwego systemu nie jest jednak prostym zadaniem – wymaga uwzględnienia wielu aspektów technicznych, finansowych i operacyjnych. W tym artykule przedstawiamy kompleksowy poradnik, który pomoże Ci dokonać świadomego wyboru magazynu energii dla zakładu przemysłowego.
Jakie kryteria należy uwzględnić przy wyborze magazynu energii?
Wybór magazynu energii powinien być poprzedzony dokładną analizą potrzeb energetycznych zakładu, warunków technicznych oraz celów biznesowych. Oto najważniejsze kryteria, które należy wziąć pod uwagę:
1. Profil zużycia energii
Kluczowe jest zrozumienie, kiedy i w jakich ilościach zakład zużywa energię. Czy największe zapotrzebowanie przypada na godziny szczytu? Czy zakład pracuje w trybie ciągłym czy w określonych godzinach (np. zmiany, produkcja tylko w dzień)? Czy występują nagłe skoki zapotrzebowania na moc (tzw. piki)? Na podstawie tych danych można określić potrzebną pojemność magazynu oraz moc szczytową.
2. Czas użytkowania energii z magazynu
Nie każdy zakład potrzebuje magazynu do długoterminowego przechowywania energii. W wielu przypadkach wystarczy kilka godzin działania – np. w razie awarii lub do wyrównania krótkotrwałych szczytów zużycia. Określenie tzw. "czasu autonomii" pomoże dobrać właściwą technologię.
3. Rodzaj źródeł energii
Jeśli zakład korzysta z odnawialnych źródeł energii (np. fotowoltaiki lub turbin wiatrowych), magazyn energii może służyć do bilansowania nadwyżek i minimalizacji oddawania energii do sieci. W takim przypadku istotna będzie możliwość integracji z OZE.
4. Cele inwestycji
Czy magazyn energii ma służyć tylko jako zabezpieczenie przed zanikami napięcia? Czy też jego celem jest obniżenie kosztów przez unikanie opłat za moc bierną lub optymalne wykorzystanie taryf wielostrefowych? Różne cele wymagają różnorodnych funkcjonalności i konfiguracji systemu.
Technologie magazynów energii odpowiednie dla przemysłu
W przemyśle coraz większą rolę odgrywają systemy magazynowania energii, które pozwalają na lepsze zarządzanie zużyciem energii, zwiększenie niezależności energetycznej i redukcję kosztów. Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od wielu czynników – m.in. charakterystyki zużycia energii w zakładzie, oczekiwań dotyczących wydajności i niezawodności, a także dostępnego budżetu. Obecnie dostępnych jest kilka głównych technologii magazynowania energii, z których każda ma swoje zalety i ograniczenia.
Jedną z najpopularniejszych technologii są magazyny litowo-jonowe. Charakteryzują się one wysoką sprawnością przekraczającą 90%, mogą pracować przez ponad 5000 cykli ładowania i rozładowania. Dodatkowo są stosunkowo kompaktowe i łatwe do zintegrowania z nowoczesnymi systemami zarządzania energią. Ich dużą zaletą jest również możliwość szybkiego reagowania na zmieniające się zapotrzebowanie.
Alternatywą mogą być magazyny kwasowo-ołowiowe, które od lat stosowane są w różnych gałęziach przemysłu. Ich główną zaletą jest niski koszt zakupu oraz prosta konstrukcja. Niestety, technologia ta wiąże się również z istotnymi ograniczeniami – magazyny te mają niższą sprawność energetyczną (około 70%), krótszą żywotność i zajmują więcej miejsca niż nowocześniejsze rozwiązania. Wymagają również regularnej konserwacji.
Coraz większym zainteresowaniem cieszą się także magazyny przepływowe, znane jako flow battery. Działają one na zasadzie przepływu ciekłych elektrolitów i oferują bardzo długą żywotność oraz odporność na degradację nawet przy głębokich cyklach rozładowania. Należy jednak pamiętać, że wdrożenie tego typu magazynów wiąże się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi oraz koniecznością zapewnienia odpowiednio dużej przestrzeni na instalację.
Każda z wymienionych technologii znajduje zastosowanie w innych warunkach. Dobór najlepszego rozwiązania powinien być oparty na analizie potrzeb energetycznych konkretnego zakładu oraz prognozie opłacalności inwestycji.
Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO₄) – stabilność i bezpieczeństwo dla przemysłu
Wśród nowoczesnych technologii magazynowania energii, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO₄) wyróżniają się doskonałym kompromisem między wydajnością, trwałością a bezpieczeństwem użytkowania. Choć należą do rodziny akumulatorów litowo-jonowych, ich chemia oparta na fosforanie żelaza zapewnia szereg dodatkowych korzyści – szczególnie cenionych w zastosowaniach przemysłowych.
Czym wyróżnia się technologia LiFePO₄?
Akumulatory LiFePO₄ różnią się od typowych ogniw litowo-jonowych (np. NMC – litowo-niklowo-manganowo-kobaltowych) przede wszystkim strukturą chemiczną katody, co wpływa na ich właściwości fizyczne i użytkowe:
Porównanie technologii magazynów energii dla firm
Poniżej porównanie akumulatorów LiFePO₄ oraz NMC.
| Cecha | LiFePO₄ | NMC (dla porównania) |
|---|---|---|
| Bezpieczeństwo termiczne | bardzo wysokie | umiarkowane |
| Trwałość (liczba cykli ładowania) | 4000–7000 | 1000–3000 |
| Stabilność chemiczna | wysoka (brak ryzyka zapłonu) | niższa (ryzyko przegrzania) |
| Gęstość energetyczna | umiarkowana | wysoka |
| Zakres temperatur pracy | szeroki (-20°C do 60°C) | węższy |
| Ekologia i recykling | brak metali ciężkich | zawiera kobalt i nikiel |
W kosztach inwestycji magazynu energii należy uwzględnić:
- systemu zarządzania energią (EMS),
- instalacji i integracji z infrastrukturą,
- ewentualnej modernizacji sieci wewnętrznej, etc..
Koszt inwestycji w magazyn energii dla zakładu przemysłowego zależy od wielu czynników: technologii, pojemności, dodatkowych funkcjonalności oraz sposobu finansowania.
Warto rozważyć również możliwość uzyskania dofinansowania z programów unijnych, NFOŚiGW lub ulg inwestycyjnych w ramach transformacji energetycznej.
Zalety akumulatorów LiFePO₄ w zastosowaniach przemysłowych
Wyjątkowa trwałość cykliczna - akumulatory LiFePO₄ mogą pracować nawet przez 10–15 lat bez znaczącej degradacji. Przekłada się to na niski koszt cyklu życia (LCOE), co ma ogromne znaczenie przy wieloletnich inwestycjach.
Bezpieczeństwo użytkowania - dzięki stabilności chemicznej i odporności na przegrzanie, LiFePO₄ są uznawane za jedne z najbezpieczniejszych ogniw. Nie ulegają samozapłonowi ani nie wybuchają, nawet przy mechanicznym uszkodzeniu – co ma szczególne znaczenie w środowisku przemysłowym.
Odporność na wysokie i niskie temperatury - praca w nieklimatyzowanych halach, chłodniach czy przy dużych wahaniach temperatur nie stanowi problemu. Akumulatory te dobrze znoszą temperatury poniżej zera i powyżej 40°C.
Stała wydajność przy wysokich prądach - LiFePO₄ są w stanie utrzymać stabilne napięcie nawet przy dużych obciążeniach – co jest szczególnie ważne przy szczytach poboru mocy lub w systemach wymagających natychmiastowej reakcji.
Brak metali ciężkich i łatwiejszy recykling - w porównaniu z innymi litowymi technologiami, LiFePO₄ nie zawierają kobaltu ani niklu, co obniża koszty recyklingu i ogranicza ryzyka środowiskowe.
Ograniczenia technologii LiFePO₄:
- niższa gęstość energii: potrzebują więcej miejsca niż np. NMC, co może być istotne przy ograniczonej przestrzeni,
- wyższy koszt początkowy w porównaniu z tradycyjnymi akumulatorami ołowiowymi (choć niższy od niektórych typów litowo-jonowych),
- waga: ogniwa są cięższe niż odpowiedniki o tej samej pojemności z innym składem chemicznym.
Przykładowe zastosowania LiFePO₄ w przemyśle:
- magazyny energii współpracujące z fotowoltaiką – zapewniają stabilność i długowieczność przy ładowaniu/rozładowywaniu codziennym,
- praca magazynu w trybie off-grid, zapewnia zasilanie w przypadku przerw w dostawie energii z sieci zasilającej,
- zasilanie procesów technologicznych o zmiennym poborze mocy – np. maszyn CNC, pieców indukcyjnych, sprężarek.
Magazyny energii – jak dopasować je do specyfiki produkcji?
Zakład przemysłowy może mieć różne potrzeby energetyczne w zależności od branży. Przykładowo:
- hutnictwo i odlewnie: duże, nagłe zużycie energii → potrzebne magazyny o wysokiej mocy chwilowej,
- przemysł spożywczy: stabilna produkcja, ale wymagana niezawodność → istotna ciągłość zasilania,
- zakłady z fotowoltaiką: duże nadwyżki w dzień → opłacalne inwestycje w magazyny litowo-jonowe.
Dobrym rozwiązaniem jest analiza profilu zużycia z pomocą audytu energetycznego oraz symulacja różnych scenariuszy z wykorzystaniem narzędzi typu EMS.
Wybór technologii w zależności od wielkości zakładu przemysłowego
Rozmiar zakładu i jego struktura energetyczna mają duże znaczenie przy wyborze technologii.
- Małe i średnie zakłady (do 500 kW) - zazwyczaj wystarczy magazyn LiFePO₄ o pojemności od 100 do 500 kWh. Integracja z fotowoltaiką pozwala zredukować koszty operacyjne.
- Duże zakłady (powyżej 1 MW) - warto rozważyć rozwiązania hybrydowe – połączenie kilku typów magazynów (np. LiFePO₄+ przepływowy), aby zoptymalizować koszty cyklu życia i niezawodność.
- Zakłady o krytycznym znaczeniu (np. centra danych) - wymagają magazynów o wysokiej niezawodności i redundantnych systemów – warto postawić na technologie o sprawdzonej trwałości i automatycznej obsłudze awarii.
Podsumowanie
Wybór magazynu energii dla zakładu przemysłowego powinien być decyzją popartą analizą zużycia, celów biznesowych i dostępnych technologii. W przypadku inwestycji o dużym strategicznym znaczeniu warto skorzystać z usług doradców energetycznych oraz przeprowadzić audyt efektywności energetycznej. Tylko wtedy możliwe będzie dobranie systemu, który przyniesie realne korzyści: oszczędności, niezależność energetyczną i bezpieczeństwo działania.
Jeśli celem jest długoterminowe, bezpieczne i stabilne magazynowanie energii w zakładzie przemysłowym, technologia LiFePO₄ powinna znaleźć się na szczycie listy rozważanych opcji. Sumaryczne oszczędności wynikające z mniejszej degradacji, braku konieczności wymiany przez kilkanaście lat i minimalnego ryzyka awarii są znaczące.
Rozważając inwestycję w magazyn energii, warto zapoznać się z rozwiązaniami oferowanymi przez Grupę ASTAT – dostawcę sprawdzonych i profesjonalnie wdrażanych systemów dopasowanych do potrzeb przemysłu.
