Τον περασμένο αιώνα, η αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας για μελλοντική χρήση θα ήταν αντικείμενο συζήτησης μόνο στα πλαίσια της επιστημονικής φαντασίας. Πλέον, αποτελεί τεράστιο πόλο έλξης για την οικονομία και καθορίζει εκ νέου το παγκόσμιο ενεργειακό τοπίο.Το Manufacturing αναλύει τους λόγους αυτής της εξέλιξης.

Γράφουν οι Άννα Χατζή και Γιώργος Πανταζόπουλος

Τα τελευταία χρόνια γίνεται έντονη συζήτηση για τις νέες τεχνολογίες ενεργειακής αποθήκευσης και τους τρόπους με τους οποίους μπορούν να αποκτήσουν πρωταγωνιστικό ρόλο στη διανομή ενέργειας. Η διαρκής ανάπτυξη και επέκταση του κλάδου οφείλεται σε πολλούς λόγους. Αρχικά, ίσως ο πιο άμεσος είναι το γεγονός ότι πρόκειται για ένα πεδίο που μπορεί να επιφέρει τεράστια κέρδη σε περιορισμένο χρονικό διάστημα, αρκεί κάποιος να έχει το ένστικτο και την τεχνογνωσία να εντοπίζει τις ιδανικές ευκαιρίες, εκμεταλλευόμενος πληροφορίες από τα δεδομένα του πραγματικού κόσμου (real-world data). Είναι χαρακτηριστικό ότι υπάρχουν πολλοί που θεωρούν την ιδέα μιας -οικονομικά προσιτής- ενεργειακής αποθήκευσης ως το χαμένο κρίκο ανάμεσα στις διαλείπουσες Aνανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και στο μόνιμο κρατικό στόχο για την αδιάλειπτη και σταθερή ενεργειακή αξιοπιστία.

Από την άλλη πλευρά, οι κοινωφελείς οργανισμοί έχουν προ πολλού συνειδητοποιήσει τις δυνατότητες που προσφέρει η ιδέα, αποσκοπώντας στην αλληλοκάλυψη συγκοινωνούντων αναγκών, όπως η αποσυμφόρηση και η εξομάλυνση των διακυμάνσεων στην τροφοδοσία, οι οποίες προκύπτουν ανεξάρτητα από την παραγωγή της ανανεώσιμης ενέργειας. Άλλωστε, εδώ και χρόνια, οι μεγαλύτεροι βιομηχανικοί όμιλοι παγκοσμίως θεωρούν την ενεργειακή αποθήκευση ως την πρακτική που θα φέρει τα αυτοκινούμενα οχήματα, τη χρήση ανεμογεννητριών και τις ψηφιακές οικοσκευές στο επόμενο εξελικτικό στάδιο.

Το Manufacturing επιχειρεί μια συνολική επισκόπηση στους λόγους για τους οποίους ο κλάδος αποδεικνύεται τόσο επικερδής, επισημαίνοντας τους περιορισμούς και τα προβλήματα του παρόντος, προβάλλοντας ταυτόχρονα τα δεδομένα για το πού βρίσκεται η Ελλάδα σε σχέση με τις τρέχουσες εξελίξεις. Οι πληροφορίες που ακολουθούν θα βοηθήσουν τις εταιρείες που θέλουν να βρίσκονται στην πρώτη γραμμή να πάρουν το προβάδισμα, επενδύοντας τα απαραίτητα κεφάλαια και κυρίως τον χρόνο που χρειάζεται στα σημαντικότερα ζητήματα. Άλλωστε, πέραν των οικονομικών οφελών που συνοδεύουν τις νέες τεχνολογίες, ακόμα πιο δυσθεώρητη είναι η συνολική απόσβεση που προκύπτει από το άνοιγμα της αγοράς τους: με την περαιτέρω ανάπτυξη και εξέλιξή της, η ενεργειακή αποθήκευση εκτιμάται πως θα εξασφαλίζει παγκοσμίως 1.000 GW περίσσειας και κατά παραγγελία τροφοδότησης, στόχος που θεωρείται εφικτός εντός των επόμενων 20 ετών.

Οι δυνάμεις που κινούν την αγορά
Ένα πρώτο ζήτημα που αξίζει να μελετηθεί είναι οι λόγοι που ωθούν τις εταιρείες να ερευνούν διεξοδικά τις δυνατότητες της αποθήκευσης ενέργειας. Ας ξεκινήσουμε από το προφανές: οι αποθηκευτικές πρακτικές προσφέρουν αισθητά καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά στις συνολικές εταιρικές δαπάνες και την αποδοτικότητα της τροφοδοσίας. Ένα απλό παράδειγμα αποτελούν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, που χρησιμοποιούνται ευρέως στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, και οι οποίες αποδεδειγμένα επιφέρουν πτωτικές τάσεις στις επενδυτικές δαπάνες και αυξημένη αποδοτικότητα στα προϊόντα και τις προσφερόμενες υπηρεσίες.

Στη μεγαλύτερη εικόνα, η αποθήκευση ενέργειας επιτρέπει τον εκσυγχρονισμό των δικτύων/συστημάτων τροφοδότησης, καθώς η ανάπτυξη των ηλεκτρικών συσσωρευτών ενέργειας συμβαδίζει με τη μετάβαση στα λεγόμενα «έξυπνα δίκτυα», που θα αποτελέσουν μία από τις ενεργειακές σταθερές του μέλλοντος.
Επίσης, η ενεργειακή αποθήκευση συμβάλλει στην παγκόσμια αυξητική τάση όσον αφορά στη χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Η ευρεία στήριξη των ΑΠΕ και της μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα είναι από μόνος του ένας παράγοντας που δελεάζει τις εταιρείες προς μια εκτεταμένη χρήση συσσωρευτών. Συμπληρωματικά, ιδιαίτερη συζήτηση γίνεται πάνω στο θέμα της χονδρικής πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας. Η περαιτέρω διάδοση των συσσωρευτών μπορεί να βοηθήσει στην ισορροπημένη λειτουργία των δικτύων και στη βελτίωση της τροφοδοτικής ποιότητας, ανεξάρτητα από την πηγή παραγωγής της ενέργειας. Τα τελευταία χρόνια, σχεδόν όλα τα ευρωπαϊκά κράτη αναβαθμίζουν δομικά τις αγορές τους παρέχοντας νέες ευκαιρίες χονδρικής πώλησης, ώστε οι μονάδες ηλεκτρικών συσσωρευτών να συνοδεύονται από αυξημένη χωρητικότητα και όλες τις παρεπόμενες βοηθητικές υπηρεσίες.

Φυσικά, σημαντικό ρόλο παίζουν και τα άμεσα προσφερόμενα οικονομικά κίνητρα. Ενδεικτικά, η Νότια Κορέα και η Ιταλία έχουν προ πολλού τονώσει τα οικονομικά οφέλη των επιχειρήσεών τους, ενθαρρύνοντας και προωθώντας ενεργά τις αποθηκευτικές τεχνολογίες. Αυτό αντικατοπτρίζεται στην αυξανόμενη ευαισθητοποίηση του νομοθετικού πλαισίου με τροποποιήσεις που αφορούν όλη την αξιακή αλυσίδα της ενεργειακής τροφοδότησης. Πέραν αυτού, με τη χρήση των νέων τεχνολογιών έχει παρατηρηθεί μια σταδιακή κατάργηση των πληρωμών μέσω τιμολογίων τροφοδότησης (FIT) ή πληρωμών βάσει μετρήσεων της καθαρής ενέργειας. Ειδικά σε κάποιες ευρωπαϊκές χώρες, οι προαναφερθείσες αλλαγές έχουν πλέον αναδειχθεί ως ουσιαστική κινητήριος δύναμη για τη χρήση των ηλεκτρικών συσσωρευτών, καθώς οι πελάτες προσπαθούν να αποκομίζουν τα μέγιστα δυνατά οφέλη από τις ηλιακές εγκαταστάσεις οροφής ελλείψει ουσιαστικών δελεαστικών κινήτρων.

Όμως, η παροχή κινήτρων για την αγορά συστημάτων ενεργειακής αποθήκευσης δεν αφορά αποκλειστικά το οικονομικό σκέλος. Στη Γερμανία για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί πως οι ενδιαφερόμενοι αποφάσισαν να προχωρήσουν στις νέες τεχνολογικές λύσεις και λόγω της επιθυμίας τους να υιοθετήσουν οικολογικά ευαίσθητες προτάσεις, να ανεξαρτητοποιηθούν από τους κοινωφελείς οργανισμούς, να ενισχύσουν την αντοχή και την προσαρμοστικότητα των ενεργειακών συστημάτων τους, καθώς και να εξοικειωθούν με τις τεχνικές παραμέτρους των νέων καινοτόμων τεχνολογιών. Τέλος, μεγάλο ρόλο στο θέμα έχει διαδραματίσει η εθνική νομοθεσία, η οποία φυσικά παρουσιάζει τεράστιες αποκλίσεις από κράτος σε κράτος. Αρκετές χώρες επανεξετάζουν τη στρατηγική τους με στόχο να μειώσουν τις εισαγωγές ενέργειας και να γίνουν λιγότερο εξαρτημένες από άλλες χώρες στο μέλλον, και ενισχύουν την αξιοπιστία των συστημάτων τους πλησιάζοντας τους στόχους που έχουν θέσει για την προστασία του περιβάλλοντος και τη μείωση των εκπομπών τους.

Τρέχουσες εξελίξεις
Κατά το παρελθόν, οι κύριες επιλογές αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα δικτύου προέκυπτε με δύο τρόπους:
• Μέσω της αντλησιοταμίευσης, δηλαδή της αποθήκευσης υδροηλεκτρικής ενέργειας, κατά την οποία μία αντλία ανέβαζε το νερό σε έναν ταμιευτήρα υψηλού υψομέτρου εκτός των ωρών αιχμής -δηλαδή, όταν η ηλεκτρική ενέργεια είναι φθηνότερη- και το απελευθέρωνε προς τα κάτω σε έναν δεύτερο ταμιευτήρα τις ώρες αιχμής. Δηλαδή, όταν η ηλεκτρική ενέργεια κοστίζει περισσότερο.
• Μέσω της αποθήκευσης συμπιεσμένου αέρα, με την οποία επιτυγχάνονταν παρόμοιες μετατοπίσεις φορτίων, με τη συμπίεση αέρα μέσα σε αεραγωγούς και την ακόλουθη απελευθέρωσή του για την ενεργοποίηση ανεμογεννητριών. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, οι ανάγκες αποθήκευσης έχουν αυξηθεί ιδιαίτερα και τη λύση μπορούν να προσφέρουν μόνο τα πιο προηγμένα τεχνολογικά μέσα.
Το τελευταίο διάστημα, η ραγδαία εξέλιξη των αποθηκευτικών τεχνολογιών με χρήση συσσωρευτών έχει διευκολυνθεί από το αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα υβριδικά και τα πλήρως ηλεκτροκίνητα οχήματα, στα οποία δοκιμάζονται και χρησιμοποιούνται προ πολλού συστοιχίες συσσωρευτών μέσω συγκεκριμένων σταθερών εφαρμογών. Σήμερα, τα συστήματα αποθήκευσης παρέχουν μια μεγάλη γκάμα τεχνολογικών προτάσεων, για την κάλυψη όλων των ενεργειακών αναγκών και τη δημιουργία υποδομών με αυξημένες αντοχές και προσαρμοστικότητα.
Για να γίνουν αντιληπτές οι προσφερόμενες προσεγγίσεις, ας τις δούμε χωρισμένες σε 5 βασικές κατηγορίες:
• Συσσωρευτές (Μπαταρίες) – μια σειρά λύσεων ηλεκτροχημικής αποθήκευσης, που περιλαμβάνουν εξελιγμένους χημικούς συσσωρευτές, μπαταρίες ροής και πυκνωτές.
• Θερμική διαδικασία – δέσμευση της θερμότητας και του κρύου για τη δημιουργία ενέργειας, η οποία μπορεί να διανέμεται κατά παραγγελία ή να καλύπτει μη διαγνωσμένες ενεργειακές ανάγκες.
• Μηχανική αποθήκευση – ποικίλες τεχνολογίες που αξιοποιούν την κινητική ή βαρυτική ενέργεια.
• Επεξεργασία με υδρογόνο – το πλεόνασμα της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε υδρογόνο μέσω ηλεκτρόλυσης και, στη συνέχεια, αποθηκεύεται.
• Αντλησιοταμίευση υδροηλεκτρικής ενέργειας – δημιουργία μεγάλης κλίμακας δεξαμενών ενέργειας με αξιοποίηση του νερού.

Το βραχυπρόθεσμο μέλλον σε παγκόσμια κλίμακα
Όπως προαναφέρθηκε, είναι σημαντικότατο οι εμπλεκόμενοι στην αγορά της ενεργειακής αποθήκευσης να έχουν εκτενή πρόσβαση στα αναλυτικά δεδομένα. Εξαιτίας της πολυπλοκότητας που συνοδεύει τις αποθηκευτικές διαδικασίες, η περαιτέρω ανάπτυξη είναι πιθανότερο να ακολουθήσει ένα πρότυπο πωλήσεων ώθησης παρά έλξης, ευνοώντας τις επιχειρηματικές εταιρείες που βρίσκουν δημιουργικούς τρόπους πρόσβασης και χρήσης των εν λόγω δεδομένων. Επίσης, πρέπει να τονιστεί πόσο σημαντικό είναι οι πάροχοι των αποθηκευτικών υπηρεσιών να είναι ανοιχτοί σε διαφορετικές προσεγγίσεις όσον αφορά στο σχεδιασμό των συστημάτων τους, αποφασίζοντας εγκαίρως αν θα έχουν μεγαλύτερα οφέλη στο μέλλον μέσω της χρήσης ιόντων λιθίου, μολύβδου-οξέως, στοιχείων ροής ή κάποιας άλλης τεχνολογίας.

Η χάραξη ενός στρατηγικού πλάνου, που θα συνδυάζει πολλές διαφορετικές τεχνολογίες θα μπορούσε να επιφέρει επιπρόσθετες δαπάνες, αλλά παράλληλα είναι ικανή να προστατεύσει τις εταιρείες από τις ξαφνικές αυξήσεις των τιμών. Πέραν αυτού, σημαντικότατη αναμένεται να αποδειχθεί η ανάπτυξη σχετικών αλγορίθμων που θα βρίσκουν και θα εξάγουν τη μέγιστη αξία ανά περίπτωση εντός πελατολογίου. Βέβαια, εκτός από το τεχνικό μέρος αυτού του στόχου, για να συμβεί κάτι τέτοιο προαπαιτούνται ισχυρές σχέσεις με το πελατολόγιο για την εύρεση των αμοιβαία οικονομικότερων δυνατών λύσεων.

Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της αποθήκευσης ενέργειας

Η αποθήκευση ενέργειας απαιτεί συγκεκριμένα λειτουργικά συστήματα, ενώ τα οφέλη είναι πολυεπίπεδα για τις βιομηχανίες που θα τις υιοθετήσουν. Γράφει ο Κωνσταντίνος Γκαράκης, Ενεργειακός Μηχανικός, MSC, MA, MBA

Η κλιματική αλλαγή και οι διεθνείς συμφωνίες για την αντιμετώπισή της απαιτούν ολοένα και μεγαλύτερη χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών. Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας δεν είναι διαθέσιμες κάθε στιγμή και ενέχουν μια στοχαστικότητα στην παραγωγή τους. Αυτό καθιστά αναγκαία τη χρησιμοποίηση μονάδων αποθήκευσης ενέργειας με σκοπό η περίσσεια ποσότητα πράσινης ενέργειας να μπορεί να χρησιμοποιηθεί την πιο κατάλληλη τεχνικά και οικονομικά στιγμή.
Με τον όρο «αποθήκευση ενέργειας» αναφερόμαστε στην αποθήκευση κάποιας μορφής ενέργειας, η οποία είναι εφικτό να αξιοποιηθεί σε μεταγενέστερο χρονικό διάστημα, ούτως ώστε να εκτελέσει ορισμένες χρήσιμες λειτουργίες.

Το σύστημα αποθήκευσης
Προκειμένου ένα σύστημα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας να συνδεθεί με το δίκτυο απαιτείται ένα σύστημα μετατροπής ισχύος (Power Conditioning System – PCS), το οποίο τοποθετείται ενδιάμεσα της μονάδας αποθήκευσης (Storage Unit) και του δικτύου. Το PCS είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα ισχύος που μετατρέπει το ηλεκτρικό ρεύμα από εναλλασσόμενο σε συνεχές και αντίστροφα. Η παραπάνω διαδικασία είναι απαραίτητη καθώς οι μπαταρίες φορτίζονται με συνεχές ρεύμα ενώ το δίκτυο λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ως σύστημα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι μόνο οι συσσωρευτές (μπαταρίες), αλλά και οι μονάδες αντλησιοταμίευσης που χρησιμοποιούν το νερό και το αποθηκεύουν ως δυναμική ενέργεια σε ένα συγκεκριμένο ύψος, το οποίο ρέοντας προς τα κάτω μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και τέλος μέσω της υδροηλεκτρικής γεννήτριας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η αποθηκευτική ικανότητα ενός συστήματος αποθήκευσης ενέργειας καθώς και ο χώρος που απαιτείται για την εγκατάστασή του είναι αλληλένδετα στοιχεία. Αντί λοιπόν να δεσμεύονται μεγάλοι χώροι για την εγκατάσταση μεγάλων συστημάτων αποθήκευσης, η λύση είναι η χρήση μικρότερων μονάδων αποθήκευσης σε διαφορετικά σημεία του συστήματος διανομής. Η έννοια αυτή είναι γνωστή ως κατανεμημένη αποθήκευση ενέργειας (Distributed Energy Storage – DES). Oι τεχνολογίες DES περιλαμβάνουν μπαταρίες, σφονδύλους (flywheels), υπερπυκνωτές (supercapacitors) και υπεραγώγιμα πηνία (Superconducting Magnetic Energy Storage – SMES). Από τα παραπάνω, οι τεχνολογίες που είναι περισσότερο διαδεδομένες είναι οι μπαταρίες και οι σφόνδυλοι. Αντίθετα με τις DES, οι τεχνολογίες αντλησιοταμίευσης και συμπίεσης αέρα (Compressed air system storage) είναι ογκώδης και απαιτούν μεγάλους χώρους για να εγκατασταθούν.

Τα οφέλη της αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας

1. Υποστήριξη των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ): Η αποθήκευση μπορεί να μειώσει τις διακυμάνσεις στην παραγόμενη αιολική και ηλιακή ενέργεια. Επίσης, επιτρέπει την πώληση της καθαρής ενέργειας σε περιόδους όπου η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας έχει την υψηλότερη τιμή, γεγονός που βοηθά στην βελτίωση της οικονομικής απόδοσης των έργων ΑΠΕ.

2. Αξιοπιστία και ποιότητα ισχύος: Η αποθήκευση αποτελεί δικλίδα ασφαλείας σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, ώστε τα φορτία να συνεχίσουν να τροφοδοτούνται.

3. Έλεγχος αέργου ισχύος, διόρθωση συντελεστή ισχύος και ανύψωση τάσης: Τα ηλεκτρονικά ισχύος των μονάδων αποθήκευσης παρέχουν τη δυνατότητα να μεταβάλλουν γρήγορα την ενεργό και άεργο ισχύ.

4. Ισοστάθμιση φορτίου: Η φόρτιση των μπαταριών γίνεται σε περιόδους όπου η ηλεκτρική ενέργεια έχει χαμηλό κόστος, δηλαδή όταν το συνολικό φορτίο είναι χαμηλό. Αντίστοιχα, η εκφόρτισή τους γίνεται όταν η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή, δηλαδή στην ζώνη αιχμής του φορτίου. Αυτό έχει ως συνέπεια την βελτίωση του συντελεστή ισχύος, την αναβολή της επέκτασης των μονάδων παραγωγής και την μειωμένη ανταλλαγή ενέργειας με τους σταθμούς οι οποίοι καλύπτουν τα φορτία αιχμής.

5. Εφεδρεία συστήματος: Χάρη στην ικανότητα των μπαταριών να αυξομειώνουν ταχύτατα την εγχεόμενη στο δίκτυο ισχύ μέσω των ηλεκτρονικών ισχύος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως εφεδρεία του συστήματος, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για χρήση των ασύμφορων εφεδρικών σταθμών παραγωγής.

6. Αναβολή αναβάθμισης ηλεκτρικών γραμμών: Η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας έχει την τάση να αυξάνεται όσο η τεχνολογία προχωρά, γεγονός που απαιτεί και την τακτική αναβάθμιση των ηλεκτρικών γραμμών. Η τοποθέτηση μονάδων αποθήκευσης κοντά στα φορτία και η χρήση τους σε περιόδους υψηλής ζήτησης συμβάλλει στην μείωση της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται να μεταφερθεί μέσω των ηλεκτρικών γραμμών και συνεπώς η αναβάθμισή τους αναβάλλεται για το μέλλον.

7. Αναβολή εγκατάστασης νέων μονάδων παραγωγής: Οι κατάλληλα τοποθετημένες μονάδες αποθήκευσης ικανοποιούν τοπικά τα φορτία αιχμής και συνεπώς η συνολική ζήτηση που αντιμετωπίζει το σύστημα δεν απαιτεί την κατασκευή νέων σταθμών παραγωγής για την κάλυψή της.

8. Υποστήριξη της κατανεμημένης παραγωγής: Οι μονάδες αποθήκευσης επιτρέπουν στην κατανεμημένη παραγωγή, όπως μικροστρόβιλοι και κυψέλες καυσίμου, να λειτουργούν με σταθερή παραγωγή, μειώνοντας ταυτόχρονα τις ανάγκες σε καύσιμα και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η εκφόρτιση των DES συστημάτων τις ώρες αιχμής συμβάλλει στην μείωση της απαιτούμενης εγκατεστημένης ισχύος σε κατανεμημένη παραγωγή.

9. Ευστάθεια του συστήματος: Οι διακυμάνσεις της ισχύος και της συχνότητας μπορούν να μειωθούν μεταβάλλοντας σε μικρά χρονικά διαστήματα την ενεργό και άεργο ισχύ που αποδίδει το σύστημα αποθήκευσης στο δίκτυο, χάρις τα ηλεκτρονικά ισχύος που διαθέτουν.
10. Μειωμένη χρήση καυσίμων – Περιβαλλοντικά οφέλη: Οι μονάδες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούνται ως εφεδρεία τις ώρες αιχμής, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για χρήση των λιγότερο αποδοτικών μονάδων παραγωγής. Οι μονάδες αυτές χρησιμοποιούν ως καύσιμο το λιγνίτη/πετρέλαιο/φυσικό αέριο, ενώ οι μπαταρίες μπορούν να φορτίζονται από ΑΠΕ, κι έτσι προκύπτουν επιπρόσθετα οφέλη από την χρήση των μονάδων αποθήκευσης.

Ο στρατηγικός ρόλος της Αποθήκευσης Ενέργειας

Στο δρόμο για την εγχώρια απολιγνιτοποίηση και την κλιματικά ουδέτερη ΕΕ, οι μονάδες αποθήκευσης ενέργειας θα διαδραματίσουν πρωταγωνιστικό ρόλο. Γράφει ο Παύλος Κοτσίδης, Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός, Μ.Β.Α, Διευθυντής Τομέα Ενέργειας της «Σαμαράς & Συνεργάτες ΑΕ- Σύμβουλοι Μηχανικοί»

Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας (IEA), ο οποίος ιδρύθηκε το 1974, την περίοδο της παγκόσμιας πετρελαϊκής κρίσης και πραγματοποιεί αξιόπιστες μελέτες και προβλέψεις για την ενέργεια και το κλίμα παγκοσμίως, δημοσίευσε το Μάϊο μια έκθεση, που ουσιαστικά αποτελεί και τον οδικό χάρτη, για το μηδενισμό των εκπομπών αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου μέχρι το 2050.

Ταυτόχρονα, πραγματοποιήθηκε και αναθεώρηση του στόχου μείωσης των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου από το 40% –με βάση υπολογισμού το 1990– στο 55% ως το 2030. Στην παραπάνω έκθεση της IEA, επισημαίνεται ότι αν δεν συντονιστούν εκτενέστερες ενέργειες από όλους, το 2.100 θα έχουμε μια αύξηση της μέσης θερμοκρασίας περίπου κατά 2οC και αν λάβαμε ένα δίδαγμα από την πανδημία της νόσου του Covid-19, αυτό είναι ότι τα προβλήματα χωρίς σύνορα, απαιτούν και συστρατευμένες ενέργειες από όλα τα κράτη.

Ενώ η παραγωγή και η χρήση ενέργειας ευθύνονται για το 79% των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου της ΕΕ, η κλιματική αλλαγή και η στρατηγική μετάβαση σε μια κλιματικά ουδέτερη οικονομία εκτός από τον περιβαλλοντικό της αντίκτυπο, απειλεί και τη βιωσιμότητα του ενεργειακού κλάδου. Αυτό αποτυπώνεται στη ραγδαία αύξηση της χρηματιστηριακής τιμής των εκπομπών CO2, όπου οι τιμές άγγιξαν ήδη τα 56 ευρώ ανά τόνο.

H Ελλάδα σε ρυθμούς NET ZERO
Σε εθνικό επίπεδο, οι νέοι και πιο φιλόδοξοι στόχοι της Ευρωπαϊκής Ένωσης, επιβάλλουν και αναθεώρηση του σχεδιασμού της ελληνικής κυβέρνησης, προκειμένου η χώρα να σταθεί στις ευρωπαϊκές της υποχρεώσεις και να αποφύγει απώλεια ευρωπαϊκών κονδυλίων. Η κυβέρνηση εκπόνησε παλαιότερα το ΕΣΕΚ με 44 δις. ευρώ παρεμβάσεων και επενδύσεων για τον τότε στόχο μείωσης του CO2 κατά 40%, ο οποίος όμως έχει αναθεωρηθεί σε 55%. Δεν είναι έτσι τυχαίο ότι το Εθνικό Σχέδιο Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας έχει ως έναν από τους βασικούς του Πυλώνες την Πράσινη Μετάβαση και ότι συνολικά πάνω από το 1/3 των πόρων των κονδυλίων του Ευρωπαϊκού Ταμείου Ανάκαμψης, δηλαδή περισσότερα από 6 δισ. ευρώ σε δημόσια δαπάνη, θα δεσμευτούν υπέρ της πράσινης αυτής ενεργειακής μετάβασης.

Η Ελλάδα ως μακροχρόνια εξαρτημένη από τον λιγνίτη, καλείται να τον αντικαταστήσει, μεταξύ άλλων, με Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, σε μία πορεία δίκαιης μετάβασης.
Το μερίδιο των ΑΠΕ στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας έχει ήδη ξεπεράσει το 32%, ενώ αντίθετα ο λιγνίτης κυμάνθηκε το περασμένο έτος μόλις στο 11%, έναντι μέσου ποσοστού 33% που ήταν η συμμετοχή του το 2016 στο ενεργειακό μίγμα, με το φυσικό αέριο να αποτελεί το καύσιμο γέφυρα προς την απανθρακοποίηση.

Ο πρόεδρος του Ομίλου «Σαμαράς & Συνεργάτες», Δημήτρης Σαμαράς κατά τη διάρκεια της ομιλίας του στο 1ο Συνέδριο «GREEN DEAL GREECE» του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδος (ΤΕΕ) με τίτλο «Απολιγνιτοποίηση & Ενεργειακή Μετάβαση» ως απαντήσεις στις ηλεκτροπαραγωγικές προκλήσεις λόγω της απολιγνιτοποίησης ανέφερε: «Την ένταξη σύγχρονων μονάδων Συνδυασμένου κύκλου – Φυσικού Αερίου, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, την αποθήκευση ενέργειας, την παραγωγή πράσινου Υδρογόνου για αποθήκευση της πλεονάζουσας παραγωγής Ανανεώσιμης Ενέργειας και τα παράκτια αιολικά».

Το 2019, όταν ο πρωθυπουργός, είχε εξαγγείλει το ταχύ κλείσιμο των λιγνιτικών μονάδων της ΔΕΗ, ο κάθε τόνος διοξειδίου του άνθρακα κόστιζε περίπου 20 ευρώ. Σήμερα, μόλις δύο χρόνια μετά, κοστίζει ακόμα και 56 ευρώ. Συνολικά, λοιπόν, το κόστος παραγωγής μιας μεγαβατώρας από λιγνίτη έχει αυξηθεί δραματικά, όταν το Μάιο, μετά και την τελευταία δημοπρασία ΑΠΕ της ΡΑΕ, το κόστος μιας ηλιακής μεγαβατώρας έχει βυθιστεί ακόμη και στα 32,97 ευρώ, καθιστώντας σήμερα την ηλιακή ενέργεια μέχρι και 65% πιο φτηνή μορφή ενέργειας από τη λιγνιτική, με τη διαφορά να μεγαλώνει στο μέλλον.
Είναι χαρακτηριστικό ότι η αντιοικονομική λειτουργία των λιγνιτικών μονάδων για τη ΔΕΗ, αποδεικνύεται και από την απόφαση της εταιρείας να επιταχύνει το έτσι και αλλιώς εμπροσθοβαρές πρόγραμμα απόσυρσης των λιγνιτικών της μονάδων.

ΑΠΕ & Energy Storage
Οι ξεχωριστές δυνατότητες, που διαθέτει η χώρα μας για έργα ΑΠΕ, με ένα από τα μεγαλύτερα αιολικά και ηλιακά δυναμικά στην Ευρώπη και τη ξηρά να γειτνιάζει με τη θάλασσα σε μεγάλη έκταση αποτελώντας μία σημαντική ευκαιρία για την υιοθέτηση της πρακτικής των παράκτιων αιολικών πάρκων, έχει προσελκύσει πληθώρα εγχώριων και ξένων επενδυτικών κεφαλαίων. Όμως οι ΑΠΕ από μόνες τους δεν αποτελούν λύση στο πρόβλημα, καθώς η μεταβλητότητα και η εποχικότητα των καιρικών συνθηκών δεν τις καθιστούν σταθερές στην παραγωγή.

Ειδικότερα, η μελέτη των συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τα τελευταία χρόνια απαιτεί επιπλέον ανάλυση σε σχέση με το παρελθόν, κυρίως λόγω της μεγάλης διείσδυσης της μεταβαλλόμενης παραγωγής των ΑΠΕ. Εδώ ακριβώς έρχεται ο ρόλος των Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας, ως το απαραίτητο εκείνο εργαλείο για την περαιτέρω προώθηση των ΑΠΕ, τη διαχείριση της υπερπαραγωγής τους και της ρύθμισης ετεροχρονισμού της παραγωγής ως προς τη ζήτηση, την ευστάθεια και την αποσυμφόρηση κορεσμένων δικτύων με την ταυτόχρονη προώθηση της ιδιοκατανάλωσης.

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι ουσιαστικά ο απαραίτητος πόρος προς την ενεργειακή μετάβαση σε ένα μέλλον χαμηλού αποτυπώματος άνθρακα, ώστε όλες αυτές οι Επενδύσεις σε Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, που έχουν γίνει και πρόκειται να υλοποιηθούν, να μπορέσουν να καλύψουν τις απαιτήσεις επάρκειας ισχύος των μελλοντικών πλήρως απανθρακοποιημένων συστημάτων της ΕΕ του 2050.

Για το λόγο αυτό, βάσει των Στόχων του Εθνικού Σχεδίου για το Κλίμα και την Ενέργεια (ΕΣΕΚ), κλειδί για την κλιματικά ουδέτερη παραγωγή ενέργειας αποτελούν οι μονάδες αποθήκευσης. Στην κατεύθυνση αυτή, θα βοηθήσουν οπωσδήποτε και οι επενδύσεις στο εθνικό ηλεκτρικό δίκτυο, ώστε να μπορούν να ενταχθούν τόσο οι νέες επενδύσεις σε ΑΠΕ όσο και τα συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας έτσι ώστε να διασφαλίζεται και η επάρκεια του συστήματος. Εκτιμάται ακόμη ότι τα επενδυτικά σχέδια του ΑΔΜΗΕ και του ΔΕΔΔΗΕ για την επόμενη πενταετία για τα δίκτυα υψηλής, μέσης και χαμηλής τάσης είναι της τάξης των 5 δισ. ευρώ.

Τεχνολογίες Αποθήκευσης Ενέργειας
Πολλές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας είναι διαθέσιμες ή βρίσκονται υπό περεταίρω ανάπτυξη, όπως η αποθήκευση ενέργειας μέσω άντλησης νερού, τα διαφορετικά είδη συσσωρευτών, η αποθήκευση υδρογόνου, η αποθήκευση συμπιεσμένου αέρα, τα συστήματα αποθήκευσης θερμότητας και τα διαφορετικά είδη αποθήκευσης αερίου.
Στην ΕΕ, όσον αφορά το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, η αποθήκευση ενέργειας μέσω άντλησης νερού αποτελεί την πλέον κοινή τεχνολογία αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, αντιπροσωπεύοντας πάνω από το 95 % της εγκατεστημένης δυναμικότητας αποθήκευσης. Στη χώρα μας υπάρχουν, ήδη, δύο σταθμοί αντλησιοταμίευσης της ΔΕΗ, με τον ένα να βρίσκεται στο φράγμα της Σφηκιάς (Αλιάκμονας) και τον άλλο στο φράγμα του Θησαυρού (Νέστος).
Οι επενδύσεις, που θα τρέξουν, όμως, στο μέλλον θα είναι κατά κύριο λόγο με συσσωρευτές, οι οποίοι αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια σε χημική μορφή και μετατρέπουν την ενέργεια αυτή σε ηλεκτρισμό.

Στην τελική ευθεία της ψήφισης του θεσμικού πλαισίου
Λαμβάνοντας υπόψιν ότι η απαλλαγή από τον άνθρακα αποτελεί τόσο τεχνολογική όσο και πολιτική πρόκληση και με βάση το περιβάλλον που διαμορφώνεται, η ελληνική κυβέρνηση, βάζει στην τελική ευθεία τη συμπλήρωση του θεσμικού πλαισίου για την αποθήκευση ενέργειας, η οποία είναι απαραίτητη προκειμένου να προχωρήσουν οι αναγκαίες επενδύσεις στον τομέα.
Σύμφωνα με πρόσφατη συνέντευξη της Γενικής Γραμματέας Ενέργειας και Ορυκτών Πρώτων Υλών κ. Αλεξάνδρας Σδούκου «μετά από μήνες εντατικών εργασιών, η ειδική ομάδα έργου που συστάθηκε για το θέμα, υπέβαλε στο Υπουργείο τις προτάσεις της, ώστε μέχρι και τον Σεπτέμβριο να έχει ολοκληρωθεί η ψήφιση του θεσμικού και ρυθμιστικού πλαισίου» αδειοδότησης, συμμετοχής στην αγορά και στήριξης των διαφόρων τύπων σταθμών αποθήκευσης ενέργειας.

Συμπληρωματικά, ο υπουργός Περιβάλλοντος και Ενέργειας Κώστας Σκρέκας ανήγγειλε ότι το φθινόπωρο αναμένεται ενδεχομένως και Διαγωνισμός για μονάδες αποθήκευσης ενέργειας ισχύος 700 MW και προϋπολογισμού 200 εκατομμυρίων ευρώ. Επιπρόσθετα, και δεδομένου ότι ο νέος ευρωπαϊκός στόχος του 2030 μεταφράζεται σε 67% ΑΠΕ (ο προηγούμενος στόχος με το υπάρχον ΕΣΕΚ ήταν στο 61% της ηλεκτροπαραγωγής), θα απαιτηθούν τουλάχιστον 1,2-1,6 GW σε αποθήκευση.

Παρόλες τις αρχικές εκτιμήσεις απαίτησης επενδύσεων σε σταθμούς αποθήκευσης κάτω από 2GW και πριν την ολοκλήρωση του νομοθετικού πλαισίου, εικόνες από το μέλλον βλέπουμε ήδη στην αγορά ενέργειας, όπου ο ένας μετά τον άλλο, οι μεγάλοι κυρίως ενεργειακοί όμιλοι και παίκτες της αγοράς, παίρνουν θέσεις στη νέα εποχή, υποβάλλοντας πλήθος σχετικών αιτήσεων στη ΡΑΕ και ανακοινώνοντας τα σχέδια τους για συστήματα αποθήκευσης.
Από το προηγούμενο κιόλας έτος, εκμεταλλευόμενοι έναν παρωχημένο κανονισμό του 2000 {Κανονισμός Αδειών Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, ΦΕΚ 1498Β/08.12.2000)} και την απόφαση της ΡΑΕ να χορηγεί άδεια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στους σταθμούς αποθήκευσης στη βάση του πλαισίου για τις θερμικές μονάδες και ελλείψει πλαισίου για την αποθήκευση, έχουν ήδη καταθέσει πληθώρα έργων αλλά και εκδώσει ήδη και τη σχετική Άδεια Παραγωγής σε πολλές περιπτώσεις.

Μπαίνοντας κανείς στο γεωπληροφοριακό χάρτη της ΡΑΕ και αντλώντας τα αντίστοιχα επίσημα στοιχεία, διαπιστώνει ότι μέχρι 10/07/2021 που γράφεται το παρόν, έχουν ήδη κατατεθεί 127 ‘Έργα Αποθήκευσης, εκ των οποίων το μικρότερο έργο είναι ισχύος 1,8MW και το μεγαλύτερο 300MW.
Η αθροιστική ισχύ των κατατεθειμένων σταθμών αποθήκευσης μέχρι στιγμής είναι 8,48GW (έπεται σημαντική αύξηση) και ήδη 6πλάσια από αυτήν που έχει εκτιμήσει ως αρχικά αναγκαία το Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας.

Παλιά & νέα έργα από μηδενική βάση ή όχι;
Με ιδιαίτερο, λοιπόν, ενδιαφέρον αναμένουμε την ψήφιση του σχετικού νομοθετικού πλαισίου και την πρόβλεψη, που αυτό θα κάνει για όλα τα παραπάνω έργα, δεδομένου ότι ενδεχομένως να σημειώνεται και εικονικό επενδυτικό ενδιαφέρον με μνήμες από τη δευτερογενή αγορά πώλησης αδειών των πρώτων έργων ΑΠΕ.
Θα φανεί επίσης πως θα ενταχθούν οι ήδη εκδοθείσες άδειες παραγωγής στο νέο πλαίσιο αδειοδότησης για την αποθήκευση ενέργειας και πως θα εξεταστεί τότε, το σύνολο των επενδυτικών σχεδίων, παλαιών και νέων. Θα είναι από μηδενική βάση σε ότι τουλάχιστον αφορά τη σειρά, με την οποία έχουν κατατεθεί και άρα θα εξετάζονται οι αιτήσεις για προσφορά όρων σύνδεσης από τους αρμόδιους διαχειριστές δικτύων (ΔΕΔΔΗΕ/ΑΔΜΗΕ) ή όχι;

Στο νέο νομοσχέδιο ενδεχομένως να ληφθεί υπόψη ότι ακόμη και τα σημαντικής ισχύος συστήματα αποθήκευσης με συσσωρευτές απαιτούν ελάχιστη έκταση για την εγκατάστασή τους.
Οι αδειοδοτικές διαδικασίες και οι σχετικοί περιορισμοί συνεπώς θα πρέπει να αντανακλούν αυτή την ευελιξία της τεχνολογίας, δεδομένου ότι αυτή τη στιγμή ένα σύστημα αποθήκευσης ισχύος 20MW χωροθετείται σε ένα άρτιο και οικοδομήσιμο αγροτεμάχιο των 4-5 στρεμμάτων, έκταση που δεν επαρκεί για την εγκατάσταση Φ/Β σταθμού για παράδειγμα 40 και πλέον φορές μικρότερης ισχύος.

Κρίνεται σκόπιμο για το λόγο αυτό η ταξινόμηση σε Περιβαλλοντική Αδειοδότηση και κατηγοριοποίηση να γίνει με σημαντικά μεγαλύτερα περιθώρια από τα αντίστοιχα των ΑΠΕ.
Ειδικές προβλέψεις και κίνητρα ενδεχομένως να προβλέπονται για τα ΜΔΝ, όπου εκ των πραγμάτων δεν μπορεί να λειτουργήσουν οι αγορές ηλεκτρισμού και τα συστήματα αποθήκευσης θα μπορούσαν να προσφέρουν ακόμα μεγαλύτερα οφέλη. Αναμένουμε…