Ενσωμάτωση Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας με μπαταρίες στο Δίκτυο Διανομής

Ένα από τα κύρια στοιχεία προώθησης της παγκόσμιας ανάπτυξης ενεργειακών συστημάτων είναι οι καινοτομίες σχετικά με Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), ηλεκτρονικά συστήματα ισχύος και τεχνολογίες έξυπνων δικτύων. Ωστόσο, η αύξηση διασπαρμένων  πηγών ενέργειας με στόχο την απεξάρτηση από τις συμβατικές πηγές παραγωγής, αυξάνει τη δυσκολία διατήρησης της σταθερότητας και της αξιοπιστίας ενός ενεργειακού δικτύου. Αυτές οι διαλείπουσες πηγές ενέργειας, ιδιαίτερα η αιολική και ηλιακή, δεν βρίσκονται πάντα κοντά στα σημεία κατανάλωσης και δεν συμπίπτουν πάντοτε με τη ζήτηση.

Παρόλο που η Κύπρος έχει το υψηλότερο δυναμικό ηλιακής ενέργειας στην Ευρωπαϊκή Ένωση, συνεχίζει να καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος των ενεργειακών της αναγκών μέσω της εισαγωγής ορυκτών καυσίμων. Ένα μικρό μερίδιο ανανεώσιμης ενέργειας (μόλις 10%) διατηρεί την Κύπρο στην πορεία επίτευξης του στόχου για το 2020 (16% της ακαθάριστης τελικής ενέργειας κατανάλωσης να προέρχεται από ΑΠΕ), το οποίο σύμφωνα με τον Οδικό Χάρτη της Κύπρου για τις ΑΠΕ, θα μπορούσε να φτάσει μέχρι το 2030 το 25-40% της συνολικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Η αποθήκευση περίσσειας ενέργεια σε συστήματα μπαταριών μέχρι την κατανάλωση της θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος αύξησης της χρήσης ΑΠΕ και αντιμετώπισης της συμφόρησης του δικτύου διανομής, βελτιώνοντας παράλληλα την αξιοπιστία του δικτύου και ενισχύοντας την περαιτέρω εξέλιξη των ενεργειακών συστημάτων.

Οι μπαταρίες για ενεργειακά συστήματα αποτελούν σήμερα ένα σχετικά μικρό μέρος της ενεργειακής βιομηχανίας, αλλά με μεγάλο βαθμό ρυθμό ανάπτυξης σε σπίτια με Φωτοβολταϊκά (ΦΒ) και συγκεντρωτικά σημεία σε δίκτυα διανομής. Εξαιτίας των αυξημένων αναγκών, η Κύπρος προσπαθεί να εξελίξει περισσότερο το ενεργειακό της σύστημα, προωθώντας νέες τεχνολογίες στον ενεργειακό τομέα στα πλαίσια συνεργασίας μεταξύ Ερευνητών του Πανεπιστημίου Κύπρου και Μηχανικών της Αρχής Ηλεκτρισμού Κύπρου (ΑΗΚ).

Προκειμένου να αναπτυχθεί μια βέλτιστη πολιτική για την αποτελεσματική ενσωμάτωση συστημάτων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, το ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα  StoRES (Promotion of higher penetration of distributed PV through storage for all) υποστηρίζει πιλοτικές εγκαταστάσεις στην Κύπρο, Ελλάδα, Ιταλία, Πορτογαλία, Σλοβενία και Ισπανία. Ο κύριος στόχος του προγράμματος είναι να ενισχύσει την αυτοκατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από ΦΒ στην περιοχή της Μεσογείου, επιλύοντας ταυτόχρονα τεχνικά προβλήματα και προβλήματα αγοράς, δικτύων και διατιμήσεων χωρίς να κινδυνεύει η σταθερότητα και η αξιοπιστία του δικτύου.

Τον Μάιο του 2018, ένα σύστημα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας 30 kW / 50 kWh συνδέθηκε με ένα συμβατικό Υποσταθμό Διανομής στη Λευκωσία. Είναι το πρώτο σημαντικό βήμα για σύνδεση συστημάτων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας με το δίκτυο διανομής στην Κύπρο. Το συγκεκριμένο σύστημα (ονομαζόμενο Community Pilot) αποτελείται από τελευταίας τεχνολογίας μπαταρίες ιόντων λιθίου υψηλής τάσης. Το σύστημα μπαταριών παρέχει υπηρεσίες στο δίκτυο διανομής όπως Εξισορρόπηση Ισχύος, Υποστήριξη Συχνότητας και Τάσης δικτύου, καθώς και Έλεγχο Ενεργού και Άεργου Ισχύος, υπηρεσίες που σταθεροποιούν και προστατεύουν την απρόσκοπτη λειτουργία του δικτύου και κρίνονται πλέον απαραίτητες για σύγχρονα δίκτυα ενέργειας.

 

Στη Γερμανία, η μείωση του κόστους των φωτοβολταϊκών πλαισίων μαζί με τα αυξημένα κόστη δικτύου έχουν μεγαλώσει το ενδιαφέρον για συνδυασμένη χρήση μπαταριών. Αν και το κόστος των μπαταριών έχει μειωθεί δραματικά, είναι χρονοβόρα η ευρέως ενσωμάτωση τους στο δίκτυο.

Επιπλέον, υπάρχει μια σαφής αποστολή: να βελτιστοποιηθεί η αξιοποίηση και η ενσωμάτωση των ΑΠΕ με γρήγορη απορρόφηση ή έγχυση ηλεκτρικής ενέργειας, προκειμένου να σταθεροποιηθεί και προστατευτεί η λειτουργία του δικτύου. 
Οι προκλήσεις για την ΑΗΚ είναι να εντοπιστούν τα αδύνατα και μη αποδοτικά σημεία του δικτύου και να εγκατασταθούν ασφαλή και αξιόπιστα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. 

Η ΑΗΚ έχει μακρά εμπειρία στην εκπόνηση μελετών δικτύου και θα είναι σε θέση να καθορίσει την βέλτιστη τεχνολογία αποθήκευσης και το μέγεθός για κάθε εφαρμογή. 

Όπως γνωρίζουμε, η αγορά αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες για δίκτυα, σπίτια και αυτοκίνητα αναπτύσσεται πολύ γρήγορα και το ρυθμιστικό πλαίσιο στην ΕΕ θα είναι σύντομα έτοιμο. Το πιλοτικό αυτό έργο αποτελεί την πρώτη προσπάθεια ενσωμάτωσης συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες στο δίκτυο διανομής στην Κύπρο, εξάγοντας πολύτιμα συμπεράσματα για τη λειτουργία τους και την καθιέρωση τυποποιημένης μεθοδολογίας ενσωμάτωσης τους στο δίκτυο. Το έργο αυτό έλαβε χρηματοδότηση από το πρόγραμμα έρευνας και καινοτομίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης στην περιοχή της Μεσογείου (Interreg) στα πλαίσια του προγράμματος StoRES.

Ανδρέας Αρμενάκης, Διαχειριστής Συστήματος Διανομής της ΑΗΚ
Νικόλας Χατζηγεωργίου, Ερευνητική Μονάδα Ενεργειακής Αειφορίας ΦΩΣ, Πανεπιστήμιο Κύπρου 
Ηλ. διεύθυνση: AndreasArmenakis@eac.com.cy, nchatz05@ucy.ac.cy