Slovensko má novú najväčšiu batériu. Vyrástla v uhoľnej elektrárni Nováky

Slovensko má nové najväčšie batériové úložisko. Zatiaľ. Slovenské elektrárne ho spustili v areáli bývalej uhoľnej elektrárne Nováky.

Presne na tých miestach, kde ešte pred necelými tromi rokmi vyrábali elektrinu spaľovaním hnedého uhlia. Aj takéto využitie si vedia nájsť zastarané elektrárne.

Nový systém ponúka výkon 36 MW, kapacitu 72 MWh a jeho hlavnou úlohou nebude napájať domácnosti počas výpadku. Batéria, ako drvivá väčšina ďalších obrích batérií, bude rýchlo reagovať na nerovnováhu medzi výrobou a spotrebou a pomáhať udržiavať frekvenciu elektrizačnej sústavy v blízkosti 50 Hz. 

Nováky preberajú prvenstvo iba necelý mesiac po tom, ako ZSE pri Jaslovských Bohuniciach predstavila úložisko BESS Nižná s výkonom 20 MW a kapacitou 20 MWh. Batéria Slovenských elektrární má oproti nej 3,6-násobnú kapacitu a o 80 % vyšší maximálny výkon. Kým BESS Nižná patrí medzi hodinové úložiská, systém v Novákoch dokáže svoj nominálny výkon teoreticky dodávať približne dve hodiny. 

MW a MWh nie je to isté

Pri batériových úložiskách treba odlišovať výkon od kapacity. Výkon 36 MW hovorí, ako rýchlo dokáže systém elektrinu dodávať do siete alebo ju zo siete odoberať. Kapacita 72 MWh vyjadruje množstvo energie, ktoré dokáže uskladniť. Ak by batéria dodávala celý výkon 36 MW, deklarovaná kapacita by jej teoreticky vystačila na dve hodiny. Pri výkone 18 MW by išlo približne o štyri hodiny a pri 9 MW o osem hodín.

Pri regulácii frekvencie ale batéria potrebuje mať rezervu na oba smery. Ak sa nabije na maximum, nedokáže pri náhlom prebytku elektriny zvýšiť odber. Ak ju prevádzkovateľ úplne vybije, pri nedostatku nemá čo dodať. Riadiaci systém preto musí udržiavať vhodný stav nabitia a priebežne ho upravovať podľa aktuálnej situácie v sieti, obchodných požiadaviek a dostupnej regulačnej kapacity.

Slovenské elektrárne nezverejnili, či údaj 72 MWh označuje celkovú menovitú alebo skutočne využiteľnú kapacitu. Neuviedli ani povolený rozsah stavu nabitia, takže nemožno predpokladať, že systém pri každom cykle využije všetkých 72 MWh.

Pre hrubú predstavu ide o 72 000 kWh energie. Bez započítania strát by takéto množstvo stačilo na úplné nabitie približne 900 elektromobilov s 80 kWh batériou alebo 7 200 domácich batériových systémov s kapacitou 10 kWh. Takéto prepočty však opisujú iba množstvo energie. Novácke úložisko nevzniklo ako obrovská nabíjačka ani ako záložný zdroj pre domácnosti.

Pri okamžitom odbere domácnosti od 0,5 do 1 kW by výkon 36 MW teoreticky pokryl približne 36 000 až 72 000 domácností. Pri plnej kapacite by tento výkon vydržal približne dve hodiny. Ani tento výpočet neznamená, že počas rozsiahleho výpadku začne batéria automaticky napájať celý región. Slovenské elektrárne neuvádzajú, že by systém zvládal ostrovnú prevádzku alebo štart siete bez vonkajšieho zdroja napätia.

Batéria bude strážiť frekvenciu siete

Slovenské elektrárne chcú nové úložisko využívať hlavne na FCR, teda primárnu reguláciu výkonu a frekvencie. Elektrizačná sústava musí v každom okamihu vyrovnávať výrobu a spotrebu. Keď spotreba prevýši výrobu, frekvencia siete začne klesať pod nominálnych 50 Hz. Ak výroba prevýši spotrebu, frekvencia rastie. A to je problém. Azda všetci si pamätáme na nedávno problémy v Španielsku.

Batéria dokáže v oboch prípadoch reagovať veľmi rýchlo. Pri nedostatku elektriny zvýši dodávku do siete. Pri prebytku prejde do nabíjania a začne energiu odoberať. Jej úlohou nie je vyriešiť celý problém, ale zastaviť ďalšie zväčšovanie odchýlky a získať čas pre ďalšie regulačné mechanizmy.

Slovenské elektrárne prirovnávajú primárnu reguláciu k reflexu vodiča pri šmyku. Vodič najskôr okamžite reaguje, aby zabránil zhoršovaniu situácie. Až potom presnejšie upraví smer a rýchlosť. V elektrizačnej sústave túto druhú úlohu preberá sekundárna regulácia aFRR, ktorá postupne nastavuje výkon dostupných zdrojov tak, aby obnovila rovnováhu v príslušnej regulačnej oblasti. 

Novácke úložisko má primárnu reguláciu poskytovať samostatne. Pri niektorých produktoch sekundárnej regulácie však SEPS požaduje aj spolupracujúce točivé zariadenie, teda turbínu a synchrónny generátor.

Batéria síce dokáže výkon zvýšiť alebo znížiť prakticky okamžite, no sama neposkytuje prirodzenú mechanickú zotrvačnosť. Tú do sústavy vnášajú rotujúce časti klasických vodných, jadrových alebo tepelných elektrární. Synchrónne zariadenia zároveň pomáhajú so stabilitou napätia a odolnosťou siete pri poruchách. 

Slovenské elektrárne už podobnú kombináciu využívajú pri vodnej elektrárni Dobšiná. Tam prevádzkujú batériové úložisko s výkonom 3,2 MW a kapacitou 4 MWh, ktoré pri poskytovaní sekundárnej regulácie spolupracuje s turbogenerátorom vodnej elektrárne. Novácke zariadenie má deväťnásobný výkon a osemnásťkrát vyššiu kapacitu. 

Systém tvorí 22 batériových kontajnerov

Nové úložisko netvorí jedna batéria, ale sústava 22 batériových kontajnerov. Slovenské elektrárne ich doplnili výkonovými meničmi, riadiacou a monitorovacou technikou a bezpečnostnými systémami. Medzi zverejnené bezpečnostné prvky patrí elektrická požiarna signalizácia. 

Slovenské elektrárne nezverejnili počet meničov, výkon jednotlivých meničových blokov ani spôsob, akým ich rozdelili medzi 22 kontajnerov. Neuviedli ani kapacitu jedného kontajnera. Ak by sa celková kapacita rozdelila rovnomerne, na jeden kontajner by pripadalo približne 3,27 MWh, no zverejnené informácie nepotvrdzujú rovnakú konfiguráciu všetkých jednotiek.

Spoločnosť neoznámila výrobcu batérií, dodávateľa celého systému ani chemické zloženie článkov. Pri moderných stacionárnych úložiskách často nájdeme lítium-železo-fosfátové články, no pri Novákoch to nemožno uvádzať ako potvrdený údaj. Neznáma zostáva aj účinnosť celého cyklu, spotreba pomocných systémov, spôsob chladenia, pracovný rozsah teplôt…

Batériové úložisko však vyrástlo na mieste bývalej 110 kV rozvodne Elektrárne Nováky. Rozvodňa nepracovala od roku 2015. Slovenské elektrárne pred výstavbou odstránili pôvodné zariadenia a pripravili pozemok pre nové kontajnery a elektrickú infraštruktúru. Dôležitú časť pôvodného areálu však zachovali. Spoločnosť využila existujúce transformátory, ktoré priebežne udržiavala v prevádzkyschopnom stave. Vďaka nim pripojila batériu do siete s napätím 110 kV bez výstavby úplne novej transformačnej infraštruktúry. 

Takýto postup priniesol viacero praktických výhod. Nebolo tak potrebné hľadať nový pozemok, riešiť úplne nové vysokonapäťové pripojenie ani zaberať ďalšiu voľnú plochu. Areál už mal prakticky všetko potrebné. Transformácia bývalých uhoľných elektrární na batériové centrá dáva z technického pohľadu pritom veľký zmysel.

Uhoľné zdroje často stoja na miestach so silným sieťovým pripojením, transformátormi, rozvodňami a dostatočnou rozlohou. Po odstavení výroby zostáva veľká časť tejto infraštruktúry použiteľná, hoci pôvodné kotly, turbíny a palivové hospodárstvo už svoju úlohu neplnia.

Elektráreň Nováky začala vyrábať elektrinu v roku 1953. Posledný vlak s hnedým uhlím prišiel do areálu 17. decembra 2023 a posledná turbína sa zastavila o tri dni neskôr. Uhoľná výroba tak v Novákoch skončila 20. decembra 2023. 

Riadiaci systém batérie nepracuje izolovane priamo pri kontajneroch. Slovenské elektrárne ho vraj prepojili s riadením Elektrární Nováky, Hydroenergetickým dispečingom v Trenčíne a centrálnym Riadením obchodu a výroby elektriny v Bratislave.

Batéria môže reagovať na automatické regulačné signály, zatiaľ čo dispečeri sledujú jej stav nabitia, dostupný výkon, poruchy, teploty a ďalšie prevádzkové údaje. Slovenské elektrárne uvádzajú, že systém dokáže vďaka tejto architektúre okamžite aktivovať primárnu reguláciu výkonu. Úložisko teda nemusí čakať na manuálny zásah človeka, ktorý by telefonicky alebo cez dispečerský pokyn nariadil zmenu výkonu. Automatika reaguje podľa nastavených parametrov a nameranej odchýlky frekvencie. 

Najväčšia batéria, nie najväčšie úložisko energie

Novácky systém predstavuje najväčšie batériové úložisko na Slovensku, no nie najväčšie slovenské zariadenie schopné akumulovať elektrickú energiu. Prečerpávacie vodné elektrárne ukladajú energiu čerpaním vody do vyššie položenej nádrže a pri potrebe ju vyrábajú spätným tokom cez turbíny.

Slovenské elektrárne pripravujú projekt SE Integrátor na prečerpávacej vodnej elektrárni Čierny Váh. Projekt má spojiť modernizáciu najväčšej prečerpávacej elektrárne na Slovensku s výstavbou ďalšieho veľkokapacitného batériového úložiska. 

Batéria a prečerpávacia elektráreň sa pritom môžu vhodne dopĺňať. Batéria reaguje veľmi rýchlo a presne, zatiaľ čo prečerpávacia elektráreň dokáže pracovať dlhšie a poskytuje fyzikálne vlastnosti spojené s rotujúcou turbínou a generátorom.

Rekord 72 MWh nemusí vydržať dlho

Nováky momentálne jasne prekonávajú doterajšie slovenské batériové projekty. Kapacita 72 MWh je o 52 MWh vyššia než pri BESS Nižná a viac než štvornásobná oproti 16,7 MWh úložisku v Považskej Bystrici.

Slovenské elektrárne však pripravujú ešte väčší projekt v Jaslovských Bohuniciach s plánovanou kapacitou 178 MWh. Ak ho dokončia v oznámenom rozsahu, ponúkne približne 2,5-násobok kapacity nováckeho systému.

Nové úložisko ukazuje aj to, ako rýchlo sa poradie slovenských batériových projektov mení. Koncom júna predstavovala rekord kapacita 20 MWh. O necelý mesiac ju Slovenské elektrárne zvýšili na 72 MWh. Nejde pritom iba o naháňanie väčšieho čísla. Výkon, kapacita, spôsob pripojenia a riadenie určujú, akú službu dokáže batéria elektrizačnej sústave reálne poskytnúť.

Novácka batéria má oproti menším hodinovým systémom väčšiu energetickú rezervu, priame pripojenie do 110 kV siete a infraštruktúru pripravenú na automatickú primárnu reguláciu. Zároveň využíva areál a transformátory, ktoré po skončení uhoľnej výroby zostali bez pôvodného využitia.