Hybrydyzacja – kluczowy puzzel w energetycznej układance
Wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną, przy jednoczesnym dążeniu do neutralności węglowej, rodzi szereg wyzwań związanych z produkcją, wykorzystaniem i magazynowaniem energii. Nadchodzi czas rozwiązań hybrydowych.
Według wielu osób 8 czerwca 2022 r. okazał się być czarnym dniem dla klasycznej motoryzacji w Europie. Tego dnia posłowie Parlamentu Europejskiego zagłosowali za zakazem sprzedaży nowych samochodów spalinowych na terenie UE po 2035 r. Przy tej okazji warto zwrócić uwagę na inny istotny aspekt. Niezależnie bowiem od tego, czy motoryzacja stanie się w pełni elektryczna, czy nie, z każdym rokiem będziemy potrzebować coraz więcej prądu. Jednocześnie dążenie do tego, aby wytwarzać energię elektryczną w jak najbardziej ekologiczny sposób sprawia, że z części metod jej produkcji trzeba zrezygnować. Droga donikąd? Niekoniecznie.
Więcej prądu, więcej OZE
Nie jest tajemnicą, że wraz z postępującą dekarbonizacją Europy zapotrzebowanie na energię elektryczną na Starym Kontynencie będzie systematycznie wzrastać. Według opracowań Komisji Europejskiej, przewidywany udział prądu w całkowitym, finalnym zużyciu energii w Europie będzie rósł z obecnych około 23 % do odpowiednio około 30 % w 2030 r. i nawet 50 % w 2050 r. Skalę przyspieszenia najlepiej obrazuje fakt, że w ciągu ostatnich 30 lat udział ten wzrósł jedynie o 5 punktów procentowych (Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów z dn. 8.07.2020 r. – „Impuls dla gospodarki neutralnej dla klimatu: strategia UE dotycząca integracji systemu energetycznego”). Biorąc pod uwagę dążenie Europy do tego, aby jej gospodarka była jak najbardziej neutralna dla klimatu, zwiększone zapotrzebowanie na energię elektryczną należy więc zaspokoić w inny sposób niż np. przez tradycyjne elektrownie węglowe. A to oznacza jeszcze większe niż dotychczas skupienie na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii oraz stosowanie paliw odnawialnych i niskoemisyjnych, w tym wodoru, do zastosowań końcowych. Jak możemy przeczytać we wspomnianym dokumencie, do 2030 r. udział energii ze źródeł odnawialnych w koszyku energii elektrycznej powinien wzrosnąć dwukrotnie do 55–60 %, a w prognozach do 2050 r. jest to około 84 %. Pozostała luka powinna zostać pokryta przez inne rozwiązania niskoemisyjne.
Mniejsze straty, większa efektywność
Ograniczenie zmian klimatu i związana z tym transformacja energetyczna Europy oznaczają w praktyce elektryfikację niemal wszystkich sektorów. A to może powodować wyższe koszty zarówno dla firm, jak i użytkowników indywidualnych. Kluczowego znaczenia nabiera więc kwestia znalezienia i wdrożenia rozwiązań minimalizujących straty energii oraz zwiększających efektywność jej wykorzystania. Przykładowo ocenia się, że nawet 63 % potencjału w zakresie oszczędzania energii tkwi obecnie w przemyśle i budynkach. Jednocześnie nawet 90 % budynków na terenie Unii Europejskiej nie zostało poddanych renowacji, która pozwoliłaby poprawić ich efektywność energetyczną. Co ciekawe, jak podaje WiseEuropa, koszt inwestycji w poprawę efektywności energetycznej i ograniczenia zużycia energii elektrycznej o 1 TWh w sektorze budynków mieszkalnych i niemieszkalnych jest o 72 % niższy od kosztu wytworzenia takiej samej ilości energii w obecnym systemie energetycznym i o 68 % niższy od kosztu wytworzenia takiej samej ilości energii z odnawialnych źródeł energii. Z kolei w przypadku przemysłu pole do poprawy jest w obszarze poszczególnych procesów – technologicznych, produkcyjnych czy logistycznych i ich optymalizacji w kierunku jak najniższego zużycia energii. Oczywiście zarówno budynków, jak procesów nie da się udoskonalać w nieskończoność. Wcześniej czy później przychodzi moment, w którym dalsze zwiększanie efektywności energetycznej przestaje być możliwe. Powstaje więc pytanie, co wtedy? Pozostaje poszukiwanie tańszej energii oraz jej lepsze wykorzystanie.
Nie tylko w motoryzacji
Potencjał do wdrażania wydajnych energetycznie technologii istnieje dziś w bardzo wielu obszarach. Dobrze wiedzą o tym użytkownicy aut hybrydowych, w których tradycyjny, spalinowy układ napędowy połączony jest z elektrycznym, tworząc napęd „hybrydowy”. Wszystko po to, by zwiększyć oszczędność paliwa, poprawić wydajność i zmniejszyć emisję. Potencjał technologii hybrydyzacji jest jednak znacznie większy i wykracza daleko poza „garaże”. W pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że hybrydyzacja to system zbudowany z kilku różnych, niezależnych źródeł energii. Dobrym przykładem może być układ zasilania gospodarstwa domowego, obejmujący np. dostęp do sieci zasilającej i energii produkowanej z wykorzystaniem paneli solarnych. W idealnym przypadku byłby on dodatkowo połączony z urządzeniami pozwalającymi na magazynowanie energii. Dlaczego? To proste – możliwość akumulowania wytworzonego prądu pozwala uzyskać niezwykle istotny balans pomiędzy generowaniem i wykorzystaniem energii, jak również eliminację ewentualnych przerw w zasilaniu. Przekładając to na codzienne realia – gospodarstwo domowe wyposażone w instalację fotowoltaiczną najwięcej prądu wytwarza w słoneczne dni i w określonych godzinach. Jednocześnie zużywa go najwięcej w dni pochmurne, popołudniami i wieczorami. Dzięki możliwości zmagazynowania energii w momencie, gdy produkuje się jej najwięcej i późniejszego wykorzystania nadwyżki, hybrydyzacja może przyczynić się do większych oszczędności i optymalizacji eksploatacji całego systemu energetycznego.
Technologia hybrydyzacji stosowana jest m.in. w przemyśle morskim, motoryzacji czy w produkcji energii w ramach mikrosieci energetycznych. Jej wykorzystanie będzie systematycznie rosło. O znaczeniu hybrydyzacji dla współczesnej gospodarki może świadczyć fakt, że jest zaliczana do grupy tzw. disruptive technologies, czyli przełomowych rozwiązań innowacyjnych, które zmieniają sposób myślenia i korzystania z technologii, wypierając z rynku produkty o ugruntowanej pozycji. Dobrym przykładem są smartfony. Czy hybrydyzację można porównać do smartfona? Tak – w kontekście możliwości, jakie daje. Korzyści, które z niej płyną, są tak duże, że odegra znaczącą rolę w transformacji energetycznej – czyli faktycznie jest „disruptive”.
Więcej informacji na temat hybrydyzacji oraz rozwiązań wspierających transformację energetyczną można znaleźć na stronie www.danfoss.pl.
DANFOSS POLAND Sp. z o.o.
ul. Chrzanowska 5
05-825 Grodzisk Mazowiecki
tel. 22 755 0700
www.danfoss.pl
source: Automatyka 7-8/2022