Ocena potencjału technologii CAES dla krajowego systemu elektroenergetycznego

• Autorzy: Rożek Aleksander , Jureczko Mariola , Jurczyk Michał , Ochmann Jakub

Warianty tytułu

EN

Assessing potential for compressed air energy storage within Polish electroenergy sector

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wraz z zarządzeniem Unii Europejskiej odnośnie do wycofania konwencjonalnych elektrowni węglowych z systemów elektroenergetycznych i zastąpienie ich technologiami wykorzystującymi odnawialne źródła energii (OZE), pojawia się problem związany z nieprzewidzialnością dostawy energii. W związku ze sposobem, w który technologie wykorzystujące OZE, takie jak panele fotowoltaiczne czy turbiny wiatrowe działają generując energię w sposób zależny od występujących warunków atmosferycznych, stanowi to poważne wyzwanie dla jej dystrybucji. Rozwiązania stosowane w celu zapobiegania przerwom w dostawie energii elektrycznej przyjmują postać magazynów energii pracujących w ramach krajowego systemu elektroenergetycznego (KSE), posiadających zdolność zapewnienia stałej dostawy energii oraz dostosowania się do dynamicznej pracy krajowej sieci elektroenergetycznej. W artykule przedstawiono informacje o różnych sposobach magazynowania energii, które są i stają się częścią polskiej infrastruktury energetycznej. Celem przeprowadzonej analizy jest przedstawienie różnych metod magazynowania energii, które obecnie są najbardziej obiecujące oraz zaprezentowanie tych, które są najbardziej odpowiednie do implementacji w Polsce.

EN

With the European Union taking a hard stance on pushing conventional coal—powered power plants into obsoletion by 2050 and completing a full transition of the energy sector to renewable energy, a stark issue present itself in the form of supply unpredictability. Due to the nature of the technology designed to utilize RES such as solar panels and wind turbines, they generate energy at a rate that depends on atmospheric conditions and therefore pose a challenge with regards to its distribution. The solution to preventing periods of energy outage lies within energy storage systems. These have the ability to ensure a steady supply of energy and accommodate the dynamic changes within the power grid. The article herein contains information about the various types of energy storage that have been and are becoming viable within the Polish electroenergy sector. The aim of the analysis is to present the most promising energy storage methods and assess which ones are most relevant for implementation in Poland.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie energii; CAES; odnawialne źródła energii; blackout

EN

energy storage; compressed air energy storage; renewable energy sources; blackout

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2025
• Tom: Nr 3
• Strony: 22--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Rożek Aleksander

• Politechnika Śląska

autor

Jureczko Mariola

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0001-5941-2972

autor

Jurczyk Michał

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0001-9418-205X

autor

Ochmann Jakub

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0002-3312-1736

Bibliografia

• [1] Arsie I., Marano V., Moran M., Rizzo G., Savino G.: Optimal Management of a Wind/CAES Power Plant b Means of Neural Network Wind Speed Forecast. 2007, https://www.researchgate.net/publication/22837533 [dostep 20.02.2025].
• [2] Athari M. H., Wang Z.: Studying Cascading Overload F ailures under High Penetration of Wind Generatior Applied Physics. 2017, arXiv:1706.10127. https://doi.org/10.48550/arXiv.1706.1012.
• [3] Bartela Ł., Ochmann J., Waniczek S., Lutyński M., Smolnik G., Rulik S.: Evaluation of the energy potentiź of an adiabatic compressed air energy storage system based on a novel thermal energy storage system in a post mining shaft. Journal of Energy Storage, October 2022, 105282, https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105282.
• [4] Bussar Ch., Stocker P., Cai Z., Moraes L. Jr., Magnor D., Wiernes P., Bracht van N., Moser A., Uwe Sauer D Large—scale integration of renewable energies and impact on storage demand in a European renewable power system of 2050 — Sensitivity study. Journal of Energy Storage, 2016, Vol. 6, str. 1-1< https://doi.org/10.1016/j.est.2016.02.004.
• [5] Carreras B. A., Colet P., Reynolds—Barredo J. M., Gomila D.: Resilience and performance of the power grid with high penetration of renewable energy sources: the Balearic Islands as a case study. Electrical Engineering and Systems Science, 2020, arXiv:2009.03217 https://doi.org/ 10.485 50/arXiV.2009.03217.
• [6] Compressed air energy storage technology: Generating electricity out of thin air, https://www.ba1dwinemc.com/compressed—air—energy—storage-technology—generating-electricity-out—of—thin-air/ [dostęp 20.02.2025].
• [7] Derski B.: Udział węgla W energetyce spadł do 63%. https://wysokienapiecie.pl/9601l-udzial-wegla-i-oze-w- polsce-2023/ [Dostęp 20.02.2025].
• [8] Dzierzanowski Ł.: Elektrownie CAES. Energia elektryczna, 2011, nr 2-3.
• [9] European patent application. https://data.epo.org/publication—server/rest/V1.0/publication—dates/20210317/ patents/EP379246‘7 N WAI/documentpdf [dostep 20.02.2025].
• [10] https ://www.rechargenews . com/energy-transition/gigawatt-scale-compressed— air-world—s-largest—non-hydro- energy-storage-proj ects-announced/2— 1 -1 0035 59 [dostęp: 24.02.2025].
• [11] https://www.reuters.com/sustainability/climate—energy/poland-sees-56-renewables—2030-power-miX-climate- p1an-2024-09—05/ [dostęp 11.02.2025].
• [12] https://www.reuters.com/sustainability/sustainable-finance-reporting/poland-starts-near1y—5—bln-euro-loan-plan-fund—offshore—wind—2024-08—13/ [dostep 11.02.2025].
• [13] https://www.rynekelektryczny.pl/orlen-tauron—i-enea-w-transformacji—energetycznej -polski/ [dostep 11.02.2025].
• [14]Jukić D. K., Kugi A., Kemmetmtiller W.: Optimal operation of pumped storage power plants with fixed- and variable-speed generators in multiple electricity markets considering overload operation. Journal of Energy Storage, 2024,Vol 88, 111601, https://doi.org/10.1016/j.est.2024.111601.
• [15]- Kicki J., Jarosz J., Dyczko A., Paszcza H.: The economic and technical aspects of mine closure in Poland. Opublikowane w ramach: 14th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, MPES 2005 and the 5th International Conference on Computer Applications in the Minerals Industries, CAMI 2005.
• [16] Koceman A.S., Modi V.: Value of pumped hydro storage in a hybrid energy generation allocation system. Applied Energy, 2017,Vol 205,str. 1202-1215, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.08.129.
• [17] Kotowicz J ., Jurczyk M., Ogulewicz W., Wecel D.: Charakterystyki dynamiczne przebiegu procesu elektrolizy. Rynek Energii, 2018, (1),str. 409-418.
• [18] Makowska M., Wasiński M., Skazani na transformację — strategia klimatyczna UE 2050, Biuletyn Polskiego Instytutu Spraw Międzynarodowych nr 82 (1 830) z 1 8.06.2019 [źródło: https ://pism.p1/publikacj e/Skazani__na_transformacj e_strategia_klimatyczna_UE_20500__].
• [19] Ochmann J.,Jurczyk M., Ghiasirad H. Bartela Ł., Skorek—Osikowska A: Ocena zasadności podjęcia badań nad procesem pozyskiwania paliw przy wykorzystaniu instalacji zgazowania biomasy oraz elektrolizerów wysokotemperaturowych. Rynek Energii, 2022, (4), str. 20—24.
• [20] Ochmann J ., Jurczyk M., Rusin K., Rulik S., Bartela Ł., Uchman W.: Solution for post—mining sites: thermoeconomic analysis of a large—scale integrated energy storage system. Energies, 2024, 17 (8), https://doi.org/10.3390/en17081970.
• [21] Stenzel P., Linssen J.: Concept and potential of pumped hydro storage in federal waterways. Applied Energy, 2016, Vol 162,str. 486-493,https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.10.033.
• [22] Szablowski L., Krawczyk P., Badyda K., Karellas S., Kakaras E., Bujalski W.: Energy and exergy analysis of adiabatic compressed air energy storage system. Energy, 2017, Vol 138, str. 12—18, https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.07.055.
• [23] Towards Net—zero Emissions in the EU Energy System by 2050 (Joint Research Centre, 2020), https: //op. europa. eu/en/publication-detail/—/publication/94aab140—8378— 1lea—bf12—01aa75ed71a1/language—en[dostep 11.02.2025].
• [24] Venkataramani G., Ramakrishnan E., Sharma M-R., Hari Bhaskaran A., Dash P. K., Ramalingam V., Wan J., Experimental investigation on small capacity compressed air energy storage towards efficient utilization of renewable sources. Journal of Energy Storage, 2018, Vol 20, str. 364-37( https://doi.org/10.1016/j.est.2018.10.018.
• [25] Wecel D., Jurczyk M., Uchman W., Skorek-Osikowska A.: Investigation on system for renewable electrici storage in small scale integrating photovoltaics, batteries, and hydrogen generator. Energies, 2020, 13 (22 https://doi.org/10.3390/en13226039.
• [26] Wiech J., Kalifornia W ciemności. Jak blackouty naświetliły ryzyka celu 100% OZ https ://energetyka24. com/elektroenergetyka/kalifomia—w-ciemnosci-jak—blackouty-naswietlily-ryzyka-celu- 1 00— oze-analiza [dostęp 11.02.2025].
• [27] Zhao J., Li F., & Zhang Q.: Impacts of renewable energy resources on the weather Vulnerability of power systems. Nature Energy 2024, Vol 9, str. 1407—1414, https://doi.org/10.1038/s41560—024-01652-1.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).