Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2021

Prąd z magazynu napędzi pociągi. Kolej stawia na baterie litowo-jonowe

Autor: Adrian Ołdak
Dodano: 23-07-2021 06:01

PKP Energetyka uruchomiła największy w Europie magazyn energii do zasilania pociągów oparty na technologii litowo-jonowej. Oprócz zalet ma on mankament w postaci spadającej z czasem pojemności. Wie o tym każdy użytkownik telefonu komórkowego. Dziś to jednak rozwiązanie optymalne dla kolei. Mówi o tym w rozmowie z WNP.PL Leszek Hołda, członek zarządu PKP Energetyka.

Magazyn energii w Garbcach pod Żmigrodem powstał we współpracy PKP Energetyka i Uniwersytetu Zielonogórskiego. Kto do kogo przyszedł z pomysłem?
- W 2018 r. plany PKP Energetyka zbiegły się w czasie z działaniami na Uniwersytecie. Chcieliśmy wybudować magazyn energii, wiedząc, że takie obiekty będą już w niedalekiej przyszłości ważnym elementem sieci dystrybucyjnych. W tym czasie Uniwersytet bardzo mocno pracował nad rozwojem kompetencji w obszarze magazynowania energii, w szczególności prof. Grzegorz Benysek, który uznawany jest w Polsce za największego eksperta w tej dziedzinie. Profesor przyjął nasze zaproszenie do projektu, z czego bardzo się cieszymy. Pozwoliło nam to połączyć nasze działania. Dużą rolę merytoryczną odegrał także zespół PKP Energetyka, w tym Piotr Obrycki, szef naszego Biura Badań i Rozwoju.

Czyli gotowego rozwiązania, które można kupić na rynku, nie było…

- Każdy magazyn energii budowany jest w pewnych okolicznościach jako część systemu. Nie ma na świecie „gotowca”. Konfiguracja magazynu, jego pojemność, moc były projektowane pod potrzeby podstacji w Garbcach. Co więcej, to działanie prekursorskie. Kolej na razie nie stosuje powszechnie magazynów energii i mam tu na myśli nie tylko Polskę. W związku z tym musieliśmy wymyślić wszystko od zera. Łącznie z tym, że przekształtnik, który jest sercem tego magazynu (to urządzenie, które dopasowuje napięcie ogniw bateryjnych do napięcia punktu przyłączenia - w tym przypadku 3 kV DC), został zaprojektowany i wyprodukowany przez polską firmę Markel. To polskie know-how, które, mam nadzieję, będzie dalej rozwijane i replikowane również w innych krajach.

Czytaj także: Największy w Europie magazyn energii dla kolei już pracuje w Polsce

Co ten magazyn potrafi?

- Potrafi bardzo wiele, ale warto podkreślić jego dwie funkcje. Pierwsza, bardzo ważna, to odciążenie krajowego systemu energetycznego. Działanie magazynu sprawia, że kiedy między podstacjami przejeżdża pociąg, obniża się pobór mocy z sieci.

Wyjaśnię to prosto. Jeżeli na danym odcinku torów nie ma pociągu, nie ma poboru prądu, ale gdy pociąg tamtędy przejeżdża albo, szczególnie, rusza z miejsca, występuje duży pik zapotrzebowania na energię o dużej mocy. Musi on być gwarantowany w systemie, czyli nawet jeżeli na torach nie ma ruchu, pozostaje niejako „zamrożony”. Magazyn w Garbcach potrafi zdjąć z systemu krajowego obowiązek utrzymywania rezerwy mocy dla podstacji. Wypełnia on część zapotrzebowania na nią. W chwili przejazdu pociągu energia z magazynu trafia do sieci i zasila lokomotywę.

Druga funkcja uwidoczni się, gdy pojawiają się w pobliżu odnawialne źródła energii. Mamy plan wybudowania w okolicy podstacji w Garbcach farmy fotowoltaicznej i zasobnika wodorowego. W magazynie będzie kumulowana energia produkowana w szczytowych okresach, kiedy świeci słońce, i przekazywana do sieci w czasie, gdy go nie ma.

Kiedy możemy się spodziewać w Garbcach farmy fotowoltaicznej?

- Za sześć miesięcy. Trochę dłużej będziemy musieli poczekać na zasobnik wodorowy, ponieważ to technologia, która dopiero się rozwija. Liczymy jednak, że pojawi się on w Garbcach w ciągu 12-18 miesięcy.

Zasobnik wodorowy? Do czego będzie służył?

- Dzięki energii odnawialnej będziemy produkować wodór, a następnie ją z niego odzyskiwać. Ten proces uzupełni działanie magazynu litowo-jonowego.

Chodzi o ogniwo wodorowe? Proszę o kilka słów o tym projekcie...

- Będziemy testować w ekosystemie PKP Energetyka nowy innowacyjny sposób magazynowania energii. Jest ona o tyle obiecująca, że powinna naturalnie współgrać ze źródłami OZE, które są niezarządzalne i mogą produkować energię elektryczną także wtedy, kiedy ta nie jest potrzebna. Wtedy lepiej wyprodukować wodór i zmagazynować go, aniżeli stracić tę energię.

Czytaj także: PKP Energetyka ma plan rozwoju za 4,4 mld zł. Będzie więcej miejsca dla OZE

Zapraszając na otwarcie magazynu w Garbcach, informowali państwo, że to największy taki obiekt działający w systemie kolejowym w Europie. To pokazuje, że cała europejska kolej jest dopiero na początku współzasilania z magazynów energii?

- Nie znaleźliśmy na kontynencie projektu, który byłby większy od naszego. Ciekawym rozwiązaniem referencyjnym, do którego się porównujemy, jest instalacja w Osace, w Japonii. Funkcjonuje tam magazyn energii do zasilania kolei - Tesla Powerpack, ale o mocy o 1300 kW mniejszej niż ten w Garbcach (5,5 MW - red.). Nie mamy więc kompleksów. Nasze rozwiązanie jest naprawdę innowacyjne.

W przedsięwzięciu brała udział jedna z waszych spółek córek, Elester-PKP...

- Tak, była podwykonawcą elementów składowych magazynu, odpowiadała za przygotowanie automatyki oraz sterowników.

Jaki procent inwestycji to koszt ogniw? Skąd pochodzą?

- Ogniwa bateryjne do tej pory w większości produkowane były w Azji, ale obecnie w Europie jest już 11 gigafabryk, w tym jedna w Polsce.

Ogniwa litowo-jonowe zastosowane w magazynie w Garbcach to wysokiej klasy ogniwa NMC firmy Delta. Ich koszt stanowi nawet 50-60 proc. kosztu całego systemu magazynowania.

Ile takich magazynów energii powinno powstać, aby plan zasilania polskiej kolei w 85 proc. z OZE do roku 2030 się spełnił?

- Osiągnięcie tego celu jest możliwe nawet bez budowy sieci magazynów, aczkolwiek magazyny znacząco zwiększą efektywność wykorzystania zielonej energii. Nasze analizy pokazują, że, aby system był kompletny, powinniśmy zbudować 300 takich obiektów w Polsce.

Funkcjonowanie magazynów stało się przedmiotem legislacji, mówi się o dotowaniu instalacji przydomowych. Czy zmiany w prawie sprzyjają waszym działaniom?

- Zmiana prawa energetycznego wspiera budowę magazynów energii przez operatorów sieci dystrybucyjnych. Powodzenie i tempo prowadzenia inwestycji zależą jednak od źródeł finansowania. Dlatego projekt budowy 300 magazynów zgłosiliśmy do Krajowego Planu Odbudowy, starając się o wsparcie z funduszy unijnych. Mamy przekonanie, że ten plan idealnie wpisuje się w zieloną transformację, a szczególnie w transformację energetyki.

Magazyn w Garbcach to już nie jest projekt na papierze, ale konkretne działające przedsięwzięcie, które dzięki unijnym środkom może być kontynuowane na szeroką skalę. Jestem przekonany, że to bardzo potrzebne rozwiązanie zarówno dla polskiej kolei, jak i realizacji celów klimatycznych.

Każdy, kto używa telefonu komórkowego, a dziś to praktycznie wszyscy, wie, że bateria po pewnym czasie nie jest już tak efektywna jak na początku jej użytkowania. Jak będzie z tym magazynem?

- Rzeczywista pojemność obiektu w Garbcach to 1,8 MWh. Od początku braliśmy pod uwagę fakt, że w przypadku ogniw litowo-jonowych z czasem następuje ich degradacja. Dlatego otwierając nasz magazyn, podajemy, że jego pojemność to 1,2 MWh, czyli wartość, którą będzie się on charakteryzować nawet po 10 latach. To zupełnie wystarczy do zasilania pociągów w tym miejscu.

Pytam o to, bo chciałbym ustalić, czy są państwo przekonani do technologii opartej na bateriach litowo-jonowych? Czy jest ona trwała, czy tylko przejściowa, zanim pojawią się znacznie lepsze rozwiązania?

- Trudno powiedzieć, czy będzie stosowana 50, 100 lat czy krócej. Świat się zmienia bardzo dynamicznie. Jednak to, co wiemy, pozwala na stwierdzenie, że magazyny litowo-jonowe to dziś bardzo dobra technologia do zastosowania w sieci trakcyjnej. Mają one parametry pozwalające na bardzo szybkie oddawanie energii, gdy występuje pik zapotrzebowania na moc, o którym mówiłem wcześniej.

Kiedy kolejne takie obiekty w Polsce?

- Potrzebujemy kilku miesięcy, żeby dobrze podsumować projekt. Sprawdzić, jak magazyn działa, zebrać dane, przeanalizować je. Na tej bazie powstanie koncepcja wzorcowego magazynu, który chcielibyśmy stosować w modelu rozproszonym. Nie mamy więc terminu i miejsca budowy kolejnego takiego obiektu, ponieważ musimy najpierw „odrobić wszystkie lekcje” w obecnym projekcie. Gdy tylko to zrobimy, będziemy w stanie realnie planować kolejne kroki.

Pierwszy magazyn kosztował 20 mln zł, z czego ponad 8 mln to unijna dotacja. Czy myśli pan, że kolejne mogą być tańsze? Koszty zależą od wielkości magazynu? Jak wpłynie na nie budowa zasobników wodorowych?

- Dzięki temu, że przy realizacji magazynu energii w Garbcach poniesione zostały koszty działań B+R, kolejne wdrażane przez PKP Energetyka instalacje mogą być tańsze. Oczywiście ich parametry (moc, pojemność) będą wpływać na koszt całkowity, dlatego trzeba mówić o koszcie jednostkowym, to jest w przeliczeniu na 1 MW.

Podobnie będzie z zasobnikami wodorowymi - w tym przypadku także, jak w każdym projekcie z innowacyjną technologią, na początku jesteśmy gotowi ponieść koszt prac B+R. Następnie skomercjalizujemy opracowaną technologię i dopiero wtedy możliwe będzie obniżenie kosztów dzięki efektowi skali.

Kiedy rozmawialiśmy w kwietniu, deklarację skorzystania z zielonej energii złożyły już PKP Cargo i DB Cargo Polska. Niedługo potem do programu przystąpił CTL Logistics. Czy lista przewoźników zainteresowanych zieloną koleją rośnie?

- Tak, do programu ostatnio dołączyła także Łódzka Kolej Aglomeracyjna.

Może pan zdradzić nazwy kolejnych firm?

- Nie chciałbym uprzedzać faktów. Myślę, że jeszcze w tym roku zakomunikujemy podpisanie umów z kilkoma nowymi przewoźnikami, którzy wierzą w powodzenie i sens realizacji projektu Zielona Kolej. Wpisuje się on doskonale w zamiar osiągnięcia neutralności klimatycznej przez wielu z nich, ale także poszczególnych regionów Polski. Rozmawiamy z marszałkami województw i wiemy, że praktycznie każdy z nich ma zieloną strategię w agendzie swoich działań.

A jeśli chodzi o zakupy zielonej energii już teraz przez PKP Energetykę, na jakim są poziomie?

- Będziemy zwiększać udział zielonej energii w naszej ofercie. Rozmawiamy o zakupie kolejnych megawatogodzin od wytwórców, którzy właśnie budują instalacje OZE. Dziś bazujemy na udziale, który wynika bezpośrednio z miksu krajowego. To około 12 proc., ale to się będzie zmieniać.

Każdy przewoźnik, który podpisuje z nami porozumienie, definiuje, spójnie ze swoim podejściem do zielonej energii, poszczególne etapy przebudowy miksu energetycznego. Każdy będzie miał swoją ścieżkę dojścia do neutralności klimatycznej. Zbiegną się one w 2030 roku, w którym osiągniemy zaplanowany współczynnik 85 proc., a docelowo planujemy, że będzie to 100 proc.

Czytaj także: Pociągi w Polsce zasilane zieloną energią. Znamy szczegóły projektu

Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2021