Disclaimer
În ultima perioadă au apărut, aproape peste noapte, tot felul de „experți în energie” care promovează confuzii grave și induc publicului idei greșite. Sunt convins că jurnaliștii care îi invită să se exprime sunt bine intenționați, însă înainte de a le acorda spațiu ar trebui să verifice atent CV-urile invitaților. Nu contest că acești oameni pot fi specialiști în domenii adiacente energiei precum politicile publice, schimbările climatice sau ecologie. Eu sunt inginer, cu un doctorat în securitate energetică, și tocmai această formare îmi permite să abordez tema stocării energiei dintr-o perspectivă tehnică și sistemică.
Unde și de ce stocăm energie: cele trei niveluri ale sistemului
Stocarea energiei electrice nu reprezintă o tehnologie singulară, ci o infrastructură distribuită pe mai multe niveluri ale sistemului electroenergetic. Locul de instalare al sistemului de stocare determină atât dimensiunea acestuia, cât și funcțiile pe care le poate îndeplini.
Din această perspectivă se pot identifica trei niveluri principale:
- stocarea la nivelul rețelei de transport de înaltă tensiune;
- stocarea la nivelul rețelelor de distribuție de medie tensiune;
- stocarea individuală, la consumator sau prosumator.
Cele trei niveluri nu sunt interschimbabile. Fiecare rezolvă probleme distincte ale sistemului: primul contribuie la echilibrarea sistemului electroenergetic și la gestionarea congestiilor; al doilea poate reduce presiunea asupra rețelelor de distribuție și facilitează integrarea producției fotovoltaice distribuite; al treilea permite consumatorului să gestioneze local producția și consumul.
În consecință, întrebarea relevantă nu se limitează la „câtă capacitate de stocare are România?”, ci include și „unde este amplasată această capacitate și ce problemă a rețelei poate rezolva?”.
Funcția strategică a stocării la nivelul rețelei de înaltă tensiune
Rețeaua de transport reprezintă infrastructura strategică a sistemului electroenergetic. În România, aceasta operează predominant la tensiunile de 400 kV și 220 kV, fiind concepută pentru a transporta volume mari de energie pe distanțe lungi și pentru a asigura interconectarea cu sistemele electroenergetice ale țărilor vecine. Stocarea conectată la acest nivel are, în mod fundamental, o funcție sistemică, nu individuală.
Un sistem de stocare de mari dimensiuni poate contribui la echilibrarea producției și consumului, la furnizarea de servicii de sistem, la reglajul frecvenței și la atenuarea variațiilor rapide generate de producția eoliană și fotovoltaică. De asemenea, poate sprijini gestionarea congestiilor din rețeaua de transport, poate reduce necesarul de pornire a unor centrale pentru servicii de echilibrare, poate absorbi surplusul de energie în perioadele cu producție regenerabilă ridicată și poate livra energie în perioadele de deficit. Prin aceste funcții, stocarea de sistem crește, în practică, capacitatea efectivă de integrare a noilor centrale regenerabile.
La acest nivel, relevanța o au, în special, instalațiile de ordinul zecilor sau sutelor de megawați, cu capacități energetice cuprinse între câteva sute de megawați-oră și mai multe gigawați-oră.
Bateriile electrochimice de mari dimensiuni, în special cele de tip litiu-ion și LFP, pot fi amplasate în apropierea stațiilor electrice importante sau a unor noduri critice de rețea. Principalul lor avantaj este viteza extrem de ridicată de răspuns: o baterie poate trece de la încărcare la descărcare într-un interval de timp foarte scurt, ceea ce o face deosebit de potrivită pentru servicii de sistem și pentru gestionarea variațiilor rapide. Limitarea principală rămâne, însă, durata relativ redusă a stocării economice. Aceste tehnologii sunt foarte eficiente pe intervale de minute și ore, dar devin mai puțin competitive atunci când este necesară stocarea unor cantități mari de energie pe mai multe zile sau pe scară sezonieră.
Hidrocentralele cu acumulare prin pompaj îndeplinesc un rol diferit. În perioadele de consum redus și de producție excedentară, energia electrică este folosită pentru a pompa apa într-un rezervor superior. În perioadele de deficit, apa este turbinată, regenerând energie electrică. Avantajul fundamental al acestei soluții constă în capacitatea de a stoca volume foarte mari de energie și de a o furniza pe perioade mai lungi. Din acest motiv, hidro-pompajul poate reprezenta o componentă strategică într-un sistem electroenergetic cu pondere ridicată a producției eoliene și fotovoltaice.
Un aspect esențial este relația dintre stocare și investițiile în rețea. Stocarea nu trebuie privită automat ca alternativă la extinderea infrastructurii. În anumite situații, o baterie amplasată strategic poate reduce temporar încărcarea unui element de rețea și poate amâna o investiție majoră. În alte cazuri, însă, stocarea nu poate substitui o linie sau o stație de transformare care a devenit structural insuficientă. Dimensionarea stocării la nivelul transportului trebuie, așadar, realizată în funcție de congestii, de necesarul de flexibilitate și de serviciile de sistem, nu doar în raport cu volumul de energie produsă din surse regenerabile.
Bateriile comunitare și gestionarea congestiilor în rețelele de medie tensiune
Al doilea nivel este cel al rețelelor de distribuție. Aici problema se schimbă radical. Nu mai este vorba, în primul rând, despre echilibrarea întregului sistem național, ci despre ceea ce se întâmplă local / regional, într-o anumită zonă a rețelei.
Dezvoltarea masivă a instalațiilor fotovoltaice, în special a prosumatorilor, modifică profund fluxul tradițional de energie. Modelul clasic – centrală, transport, distribuție, consumator – este treptat înlocuit de un model în care energia circulă și în sens invers: de la prosumatori către rețeaua de distribuție și, uneori, mai departe către nivelurile superioare. În anumite intervale orare, energia poate curge de la consumator către rețea.
Această inversare a fluxurilor generează o serie de probleme locale: apariția unor supratensiuni, încărcarea excesivă a transformatoarelor, congestii pe anumite linii, variații de tensiune greu de controlat, limitarea capacității de racordare pentru noi prosumatori și, nu în ultimul rând, producție fotovoltaică locală care nu poate fi consumată simultan.
O soluție relevantă la acest nivel o reprezintă bateriile comunitare, amplasate la posturile de transformare sau în imediata lor apropiere. Aceste sisteme pot absorbi energia produsă local în orele cu radiație solară ridicată și o pot restitui ulterior, atunci când consumul crește. Energia nu mai trebuie transportată imediat către nivelurile superioare ale rețelei. Schema de funcționare este simplă: producție fotovoltaică locală – baterie de distribuție – consum local ulterior. Prin acest mecanism, rețeaua de distribuție poate evolua de la o infrastructură pasivă către una flexibilă.
Un alt avantaj important al stocării la nivelul distribuției este posibilitatea de a amâna investițiile în modernizarea rețelei. Prin ”peak shaving”, o baterie poate reduce vârful de sarcină al unui transformator care este suprasolicitat doar în anumite intervale ale zilei, fără ca acesta să fie imediat înlocuit. În sens invers, în perioadele de producție fotovoltaică foarte ridicată, bateria poate absorbi energia și poate limita fluxul invers către rețeaua de distribuție.
Această dublă funcție – stocare de energie și instrument de management al infrastructurii – face din bateriile de distribuție una dintre cele mai interesante aplicații ale stocării în rețelele de medie tensiune.
Stocarea individuală și prosumatorul ca resursă de flexibilitate
Al treilea nivel este cel al prosumatorului. Un sistem individual tipic poate cuprinde panouri fotovoltaice, invertor, baterie, sistem de management al energiei și consumatori casnici sau industriali. În acest caz, bateria permite deplasarea consumului de energie în timp.
Energia produsă la prânz, când generarea fotovoltaică atinge valori ridicate, poate fi stocată și utilizată seara, când consumul crește. În locul schemei clasice – producție fotovoltaică injectată în rețea și, ulterior, preluată din rețea – se poate realiza un flux local: producție fotovoltaică – baterie – consumator. Rezultatul este o reducere a energiei injectate în rețea și o creștere semnificativă a autoconsumului.
Stocarea individuală poate avea, însă, o funcție mult mai importantă decât simpla reducere a facturii energetice. Mii sau sute de mii de baterii individuale pot constitui, dacă sunt agregate și controlate corespunzător, o resursă distribuită de flexibilitate. În loc ca fiecare baterie să funcționeze independent, acestea pot fi coordonate printr-un sistem de management sau prin intermediul unui agregator. Astfel, mii de baterii de dimensiuni reduse pot forma o resursă virtuală de stocare, capabilă să ofere servicii pentru rețea. Această abordare transformă prosumatorul dintr-o potențială problemă pentru sistem într-o parte activă a soluției.
Complementaritatea celor trei niveluri de stocare în sistemul energetic viitor
Cele trei forme de stocare îndeplinesc funcții distincte și nu sunt interschimbabile. Stocarea la nivelul rețelei de transport, amplasată în stații și noduri de înaltă tensiune, servește în principal echilibrării sistemului, furnizării de servicii de sistem și gestionării congestiilor, cu dimensiuni tipice de zeci sau sute de megawați. Stocarea la nivelul distribuției, situată la posturi sau stații de medie tensiune, are ca obiectiv principal managementul congestiilor și al tensiunii, cu puteri cuprinse între sute de kilowați și zeci de megawați. Stocarea individuală, instalată acasă sau la companii mici, urmărește creșterea autoconsumului și asigurarea unei flexibilități locale, cu puteri de câțiva până la zeci de kilowați.
Această diferențiere este esențială pentru politica energetică. O baterie de 10 MW instalată în rețeaua de transport nu rezolvă automat problema unei rețele de distribuție suprasolicitate. În același timp, mii de baterii de 10 kW nu pot înlocui o infrastructură strategică de transport. Fiecare nivel răspunde unor nevoi diferite și trebuie tratat ca atare.
Sistemul energetic al viitorului va necesita, cel mai probabil, o combinație a celor trei niveluri de stocare. La nivelul rețelei de transport, stocarea trebuie să asigure flexibilitate sistemică. La nivelul rețelelor de distribuție, ea trebuie să ofere flexibilitate locală. La nivelul consumatorului, stocarea trebuie să permită autoconsum și flexibilitate individuală.
Cele trei niveluri pot funcționa simultan și complementar: stocarea de mari dimensiuni contribuie la echilibrarea națională, stocarea de distribuție sprijină echilibrarea locală, iar stocarea individuală asigură autoconsumul și o rezervă de flexibilitate la scară redusă. Această arhitectură pe mai multe niveluri devine cu atât mai importantă pe măsură ce România își extinde capacitatea de producție fotovoltaică și eoliană.
Problema României: nu doar câtă stocare, ci și pentru cine, pentru ce și unde!
Pentru România, discuția despre stocare ar trebui să depășească simplul indicator al instalării unui anumit număr de megawați de baterii. O capacitate mare de stocare amplasată într-un singur punct poate avea o utilitate sistemică importantă, dar poate să nu rezolve problemele locale ale rețelelor de distribuție. În același timp, instalarea masivă de baterii individuale poate crește autoconsumul și reduce injecțiile în rețea, însă nu poate asigura singură echilibrarea sistemului național.
De aceea, politica energetică ar trebui să urmărească o distribuție inteligentă a capacităților de stocare pe cele trei niveluri ale rețelei, în funcție de funcțiile pe care fiecare dintre ele le poate îndeplini.
Stocarea ca infrastructură multi-nivel: cheia integrării regenerabilelor în România
Stocarea energiei trebuie privită ca o infrastructură pe mai multe niveluri. La nivelul rețelei de transport, ea reprezintă un instrument de securitate și flexibilitate a sistemului electroenergetic. La nivelul distribuției, devine un instrument de management al congestiilor, al tensiunii și al fluxurilor locale. La nivel individual, este un instrument de autoconsum și de flexibilitate a prosumatorului.
Această diferențiere schimbă fundamental modul în care trebuie gândită politica de stocare. Problema României nu se reduce la lipsa unor baterii sau a unor capacități de stocare de mari dimensiuni. Ea constă în construirea unei arhitecturi de stocare capabile să leghe producția centralizată, rețelele de transport, rețelele de distribuție și consumatorul final.
Într-un sistem energetic cu tot mai multă producție variabilă, stocarea nu mai reprezintă doar un rezervor de energie. Ea devine o componentă activă a rețelei.
