Studenci pracują nad rozwojem samobilansujących się mikrosieci. To przyszłość energetyki

Teodor Sawicki i Katarzyna Połczyńska z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa oraz Koła Naukowego Energetyków stworzyli projekt mikrosieci zasilanej wyłącznie odnawialnymi źródłami energii. Takie rozwiązanie mogłoby zapewnić niezależność energetyczną konkretnym budynkom, a nawet miastom.

Zespół z PW zbudował swój model najpierw dla parku produkcyjnego, a następnie spróbował go przeskalować dla Warszawy. Studenci wyliczyli, że stolica zużywa w miesiącu średnio 147 tys. MWh. By warszawska mikrosieć mogła być niezależna od reszty Polski, należy ją wyposażyć w farmy wiatrowe o mocy ok. 500 MW oraz instalacje fotowoltaiczne o mocy ok. 500 MW.

– Wyliczyliśmy to na podstawie stworzonej przez nas symulacji pracy elektrowni wiatrowych oraz fotowoltaicznych z wykorzystaniem dostępnym historycznych danych pogodowych, takich jak np. prędkości wiatru i nasłonecznienie – mówi Teodor Sawicki.

Najpierw pilotaż na Politechnice Warszawskiej

Kluczowe w projekcie są dodatkowy magazyn energii, bilansujący chwilową oraz sezonową zmienność produkcji energii oraz system zarządzania.

– W przyszłości chcielibyśmy przeprowadzić pilotaż na jednym z Wydziałów Politechniki Warszawskiej: zbudować tam panele słoneczne, małą farmę wiatrową i urządzenia do zarządzenia energią – zaznacza Teodor. – A tym samym uniezależnić budynek od dostaw prądu z sieci.

Na realizację tego pomysłu nasi studenci dostali grant w programie Science ONDE Flow Innovation Academy.

Na drodze do neutralności klimatycznej

Po pilotażu na Uczelni Teodor i Katarzyna chcą rozwijać swój projekt. Podkreślają, że na razie to praca koncepcyjna, ale są przekonani, że mogąca przynieść wymierne efekty.

– Dzięki takim modelom możemy dekarbonizować małe części naszego systemu elektroenergetycznego, począwszy od kampusów akademickich czy osiedli, aż po dzielnice miast czy całe aglomeracje – zaznacza Teodor. – To najlepsza droga, aby zrealizować cel neutralności klimatycznej Polski w 2050 roku.

Czy zatem potrzeba, żeby taki system wdrożyć w Warszawie?

– Ten projekt wymagałby zbudowania farm wiatrowych o powierzchni ok. 2,5 tys. hektarów i instalacji fotowoltaicznych o powierzchni ok. 1 tys. hektarów, na terenie 20-krotnie mniejszym od powierzchni Warszawy – wylicza Teodor. – Samo zapewnienie takich mocy jest wymagające, ponieważ obszar jest równy około 5 tys. pełnowymiarowych boisk piłkarskich. Ponadto potrzebne są magazyny energii regulujące zapotrzebowanie, a moce wytwórcze OZE wymagane dla stolicy kilkudziesięciokrotnie przewyższają obecnie istniejące, zatem przed nami lata pracy.

Wyzwaniem w warunkach miejskich będą także wymagania terenu potrzebne do budowy instalacji. W tym mogą pomóc technologie przyszłości: turbiny wiatrowe instalowane na budynkach, automatyczna redukcja zapotrzebowania odbiorców czy lepsza prognoza zużycia i produkcji.

Pozytywny wpływ mikrosieci

Tworzenie niezależnych sieci dystrybucyjnych niskich napięć, czyli mikrosieci to odpowiedź na wyzwania związane z dalszym rozwojem odnawialnych źródeł energii, które w dużej liczbie zaczynają się pojawiać u odbiorców końcowych. Pomogłoby to rozwiązać problem braku modernizacji sieci przesyłowych i związanych z tym przeciążeń.

– Dzięki mikrosieci będzie mogło powstawać więcej rozproszonych źródeł OZE, a energia będzie mogła być zużywana w miejscu produkcji – wyjaśnia Katarzyna. – To uelastyczni proces wytwarzania energii elektrycznej, nie trzeba będzie jej przesyłać po Polsce.

– Wyspy energetyczne stworzone z połączonych turbin wiatrowych, paneli fotowoltaicznych, magazynów energii oraz odbiorców w jednym systemie staną się przyszłością energetyki – przekonuje Teodor. – Rozwój niezależnych sieci energetycznych zwiększy bezpieczeństwo energetyczne Polski oraz w przyszłości zredukuje koszty rozwoju OZE. W przyszłości będą powstawały  spółdzielnie energetyczne na wzór mieszkaniowych.