Obecny kryzys energetyczny
W obecnych czasach cała Europa zmaga się z kryzysem energetycznym. Wiąże się to między innymi z ograniczonymi możliwościami importowania gazu ziemnego, ropy oraz węgla kopalnianego spoza Europy. Znacznie zmniejszona ilość pozyskiwania surowców przekłada się bezpośrednio na wzrost cen energii elektryczanej. Sytuacja zmusiła rządzących do szybkiego reagowania i szukania potencjalnych rozwiązań służących obniżeniu zużycia prądu, tak aby obywatele czuli się bezpiecznie.
Koncepcja 3D drogą do samodzielności energetycznej i oszczędności
Dekarbonizacja, decentralizacja i digitalizacja. Trzy słowa dzięki, którym łatwiej zrozumieć przyszłość energetyki w Polsce. Pierwsze z nich to dekarbonizacja, czyli odejście od pozyskiwania energii elektrycznej za pomocą węgli kopalnianych, zrealizowana może być dzięki inwestowaniu w odnawialne źródła energii. Decentralizacja polega na organizowaniu infrastruktury energetycznej w taki sposób, aby powstawały małe, rozproszone źródła energii, żeby umożliwić lokalną produkcje energii. Digitalizacja nie oznacza nic innego, jak wykorzystanie nowoczesnych technologii cyfrowych do zarządzania energią poprzez bazy danych, sztuczną inteligencję oraz aplikacje. Do zeroemisyjnego oraz samodzielnego wytwarzania energii jeszcze daleka droga ponieważ w Polsce większość energii elektrycznej pozyskuje się z węgli kopalnianych. Wcześniej wspomniany przeze mnie kryzys zmusza jednak osoby rządzące oraz przedsiębiorców do myślenia nad planowaniem zastąpienia węgla na odnawialne źródła energii, które zapewnią niezależność energetyczną jak i poprawę ekologiczną w państwie. Za digitalizacje odpowiedzialne są rozwiązania Smart City wdrażane także przez polskie miasta. Wprowadzanie nowoczesnych technologii, sterowanych przez systemy analiz i przechowywania danych, sztuczną inteligencję, pozwala na szybsze oraz skuteczniejsze podejmowanie działań przez władze miast. Rozwiązania Smart City takie jak: przebudowa infrastruktury oświetleniowej, termomodernizacja wraz z monitorowaniem zużycia mediów w budynkach mogą pomóc w znaczy sposób zredukować zużycie energii elektrycznej na terenie miast.
Inteligentne przejścia i oświetlenie w miastach
Miasta na co dzień szukają rozwiązań, aby zmniejszyć zużycie energii spowodowanej oświetleniem. Całkowite wyłączanie oświetlenia na danym obszarze zazwyczaj nie jest dobrym pomysłem, ponieważ widoczność, szczególnie po zmroku, jest bardzo ważną potrzebą. Dzięki niej zwiększa się poczucie bezpieczeństwa obywateli podróżujących samochodami jak i przemieszczających się pieszo. Oszczędność jak i bezpieczeństwo mogą zostać zachowane dzięki rozwiązaniom Smart City. Nowoczesny system oświetlenia powinien działać adaptacyjnie. Oświetlenia doposaża się w czujki wykrywające ruch człowieka, które włączają i wyłączają się w odpowiednim czasie. Takie zastosowanie zdecydowanie przydaje się na terenach mieszkalnych. W obecnych czasach systemy te bywają jeszcze wadliwe i ze względu na bezpieczeństwo, powinno je się bardzo ostrożnie stosować w takich miejscach jak przejścia dla pieszych czy skrzyżowania. Alternatywą dla adaptacyjnego oświetlenia jest technologia umożliwiająca sterowanie natężeniem światła. Lampy przygaszają się w godzinach, gdy natężenie ruchu spada, a zwiększają swoją moc podczas godzin szczytu. Ważnym aspektem związanym z oświetleniem miast jest także wymiana wysokociśnieniowych lamp rtęciowych oraz sodowych na ledowe. Rozwiązania takie zdecydowanie zredukowałyby zużycie prądu w miastach, co przekładałoby się również na oszczędności finansowe.
Kraków przykładem dobrej praktyki wykorzystywania nowoczesnej technologii
W 2018 roku Wydział Gospodarki Komunalnej Urzędu Miasta Krakowa podjął współpracę ze spółką PGE Energia Ciepła S.A. Podczas wspólnej pracy zdecydowano wdrożyć system, pozwalający na ciągły monitoring zużycia mediów w budynkach użyteczności publicznej. Za obsługę monitorowanych danych odpowiedzialna była aplikacja Energy Lab. Dzięki systemowi nadzorowano zużycie ciepła, gazu oraz wody, w tym konsumpcje energii elektrycznej w 655 budynkach. Ponadto aplikacja ma możliwości dostarczania rozwiązań w celu polepszenia efektywności energetycznej i zoptymalizowania wydatków przeznaczonych na eksploatację budynków poddanych nadzorowi. Ważnym aspektem funkcjonalności aplikacji jest fakt tworzenia przez nią raportów kwartalnych, które w formie graficznej przesyłane są następnie do poszczególnych zarządców budynków. Osoby zarządzające mają szybki i łatwy dostęp do danych, na których opracowują działania mające na celu poprawie nie efektywności energetycznej. Zarządcy mają również możliwość skorzystania ze specjalistycznych szkoleń prowadzonych przez ekspertów z zakresu efektywności energetycznej.
Używanie nowoczesnych technologii pozwalających na monitorowanie zużycia mediów i energii elektrycznej powinno być stosowane w większości polskich miast. Dzięki niej miasto może zredukować koszty związane z eksploatacją budynków oraz ich efektywnością energetyczną, co przekłada się na oszczędność energii oraz zredukowanie kosztów związanych z utrzymaniem budynków użytku publicznego. Niestety do tej pory niewiele miast korzysta z tej technologii. Miasto Kraków zdecydowanie przoduje w nowoczesnych rozwiązaniach monitorowania zużycia. Do Krakowa małymi krokami dołączają Katowice oraz Warszawa.
Inteligentne czujniki zużycia energii elektrycznej
Monitorowanie zużycia prądu w domach i mieszkaniach staje się o wiele łatwiejsze i bezpieczniejsze dzięki digitalizacji i nowoczesnej technologii. Umożliwia to m.in.: instalacja inteligentnych czujników zużycia energii elektrycznej. Dzięki nim, kontrola zużycia prądu odbywa się zdalnie. Dane zużycia energii trafiają prosto do dostawcy, są o wiele dokładniejsze, więc użytkownicy płacą za faktyczne zużycie prądu, a nie za prognozę. System pozwala także na analizę zużycia prądu, która przedstawiana jest w statystykach, co znacznie ułatwia zarządzanie energią elektryczną przez użytkownika. Zdalne monitorowanie liczników pozwala na bieżąco wyłapywać usterki związane z funkcjonowaniem instalacji elektrycznej. Ponadto dzięki algorytmom analitycznym, czujniki, zapobiegają kradzieży prądu. Systemowa analiza danych potrafi wykryć nielegalne podpięcie się do sieci oraz oszacować czy nie nastąpiło uszkodzenie bądź modyfikacja.
Inteligentne czujniki wpływają na poprawę działania sieci energetycznej w gospodarstwach domowych. Użytkownicy mogą liczyć na bezpieczniejszą i bardziej opłacalną dostawę prądu. Dzięki funkcjom analitycznym systemu, czujniki pozwalają na skuteczniejszą optymalizację i zarządzanie zużycia prądu elektrycznego, co przekłada się na oszczędność finansową.
Lokalne działania Smartcity na przykładzie gminy karczew
W 2013 roku Gmina Karczew wykonała termomodernizacje 10 budynków użyteczności publicznej w ramach formuły partnerstwa publiczno-prywatnego. Umowa z wykonawcami czynności podpisana została na 15 lat. Do obowiązków firmy, z którą została podpisana umowa należały prace termomodernizacyjne oraz utrzymanie obiektów, wobec których został wykonany proces. Podczas prac poprawiono wydajność energetyczną budynków oraz wprowadzono zintegrowany system, który ma na celu monitorowanie zużycia mediów oraz energii elektrycznej. Dzięki działaniom, oszczędności, które udało się uzyskać w budynkach oscylowały w okolicach 20% dotychczasowego zużycia energii elektrycznej oraz około 60% zużywanej energii cieplnej. Działania przeprowadzone na terenie gminy Karczew są zdecydowanie dobrym przykładem, jak w nowoczesny sposób wykonywać prace termomodernizacyjne budynków. Podstawą skutecznych działań jest także zaaplikowanie odpowiedniego systemu monitorującego faktyczne zużycie mediów, dzięki któremu możemy podejmować działania w oparciu o rzetelne i użyteczne dane.
Elektrownie szczytowo-pompowe
Genialnym rozwiązaniem na magazynowanie energii oraz jej produkcję są elektrownie szczytowo-pompowe. Charakterystyka ich działania polega na wpompowywaniu wody pomiędzy dwa zbiorniki, które umieszczone są na dwóch wysokościach. W czasie gdy w systemie elektroenergetycznym następuje nadwyżka energii i cena energii jest najniższa, pompa zaczyna zasysać wodę z dołu do góry, natomiast w godzinach szczytu zapotrzebowania sytuacja jest odwrotna, woda opuszczana jest z góry do dołu, uruchamiając turbiny, które produkują energię. Obecnie w Polsce jest ich tylko sześć. Największą z nich jest elektrownia szczytowo-pompowa w Żarnowcu. Pozostałe znajdują się w miejscowościach: Porąbka-Żar, Solina-Myczkowce, Żydów, Czorsztyn-Niedzica-Sromowce Wyżne oraz Dychów. Zmagazynowana w nich moc wynosi niecałe 9GWh. Przydatność elektrowni szczytowo-pompowych może zostać potwierdzona poprzez sytuację, która wydarzyła się w 2021 roku, podczas awarii jednego z bloków Elektrowni Bełchatów. Elektrownie szczytowo-pompowe dostarczyły wtedy 1,5 GW mocy, co zdecydowanie pomogło opanować sytuację podczas awarii. W Polsce planuje się budowę nowych elektrowni szczytowo-pompowych. Najpewniejszą inwestycją wydaję się budowa nowego obiektu w Młotach. Planowanie jej ukończenia przewiduje się na lata 2028–2029.
SMRY – małe reaktory atomowe odpowiedzią na dotychczasowe rozwiązania energetyki jądrowej w Polsce
W kontekście polskiej energetyki coraz częściej poruszany jest temat wybudowania elektrowni jądrowych. Do tej pory każdorazowa próba postawienia tych elektrowni kończyła się niepowodzeniem i zapisała się w kartach historii jako niedokończony projekt. W dzisiejszych czasach mówi się jednak o tak zwanych małych elektrowniach jądrowych SMR (Small Modular Reactors). Charakterystyka działania SMR jest identyczna jak w przypadku dużych reaktorów, różni się jedynie wytwarzaną mocą, która jest około 3 razy mniejsza. W przypadku SMR jest to maksymalnie do 300 MW. Budowa modułowych elektrowni ma wiele zalet. Pierwszą z nich są koszty budowy oraz czas stawiania konstrukcji.
W porównaniu do standardowych elektrowni, których wzniesienie wymaga 5 lat, SMRy budowane są zaledwie w 1,5 roku. Spowodowane jest to między innymi o wiele prostszą konstrukcją względem dużych elektrowni jądrowych. Budowa przebiega w systemie modułowym, polega więc na przeniesieniu już wyprodukowanych części w miejsce gdzie powstaje konstrukcja całej elektrowni. Pozostaje jeszcze zwrócić uwagę na kwestię bezpieczeństwa i lokalizacji SMRów. Reaktory mogą być częściowo umieszczone pod ziemią, co zwiększa bezpieczeństwo lokalizacji, utrudniając fizyczne uszkodzenie reaktora. Ponadto dzięki takiemu rozwiązaniu strefa zamknięta, czyli strefa w której występuje ryzyko promieniowania wynosi około 350m (wielkość strefy wyznaczana jest na podstawię potencjalnych dawek promieniowania). Nowoczesne reaktory SMR wyposażone są także w systemy bezpieczeństwa, które pozwalają na samoczynne wyłączenie się bloku podczas awarii bez ingerencji operatora. Wszystkie wymienione cechy tej technologii oraz stosunkowo niewielki rozmiar sprawiają, że SMRy mogą być budowane bliżej obszarów zaludnionych. Generowana przez nie moc jest w stanie zasilać miasto do 100 tyś. mieszkańców lub dostarczać energię do dużych zakładów przemysłowych. Budowa SMR przyczyni się do procesu dekarbonizacji polskiej energetyki oraz zdecydowanie zredukuje koszty produkcji energii.
Magazynowanie energii elektrycznej wytworzonej przez OZE
W kontekście odnawialnych źródeł energii często poruszana jest tematyka magazynowania energii elektrycznej. Dzisiejsza technologia umożliwia takie działania. W momencie, gdy panują dogodne warunki pogodowe dla farm fotowoltaicznych bądź wiatrowych, produkowana jest nadwyżka energii, której w żaden sposób nie da się wprowadzić do sieci energetycznej. Odpowiedzią na tę sytuację są magazyny energii, które pozwalają wprowadzić zgromadzony prąd z nadwyżki produkcji w momencie, kiedy będzie potrzebny. Sposobem na przechowywanie energii jest budowanie tak zwanych magazynów bateryjnych. W tym wypadku energia gromadzona jest w bateriach takich jak np.: litowo-jonowe. Akumulatory znane nam są z przemysłu technicznego m.in. telefonów komórkowych. Potencjał przechowywania energii w bateriach litowo-jonowych polega na ich niezawodności, którą charakteryzuje długa żywotność i wysoka gęstość energii. Zastosowanie akumulatorów jest bardzo szerokie. Stawiać je można zarówno w gospodarstwach domowych zasilanych odnawialnymi źródłami energii, jak i w przypadku dużych farm fotowoltaicznych i wiatrowych produkujących energię na większą skalę. Dzięki inwestowaniu w magazyny energii przez dystrybutorów można liczyć na bezpieczniejsze i stabilniejsze dostawy energii elektrycznej. Do tej pory w Polsce największymi magazynami energii są wcześniej opisane przeze mnie elektrownie szczytowo-pompowe.
Mateusz Polak
Analityk w ObserwatoriumBezpieczenstwa.pl
