Nowa broń przeciw marnowaniu energii z OZE. Niemcy stawiają na power-to-heat
Niemiecki operator sieci przesyłowej 50Hertz oraz spółka InfraLeuna uruchomiły oficjalnie w zakładach chemicznych w Leunie (Saksonia-Anhalt) kocioł elektrodowy o mocy 35 MW. Jest to największa i najbardziej zaawansowana pod względem parametrów ciśnieniowych instalacja typu power-to-heat w Europie. Urządzenie ma pomagać odciążać sieć przesyłową w momentach nadwyżki energii z OZE, zamiast ograniczać produkcję energii wiatrowej i słonecznej, a przy okazji ograniczać zużycie gazu ziemnego w zakładach chemicznych. Dzięki instalacji zakład ograniczy do 52 tys. ton emisji CO2 rocznie.
Instalacja przekształca energię elektryczną w parę technologiczną, najczęściej w okresach, gdy w systemie elektroenergetycznym występują duże nadwyżki energii z OZE. Kocioł osiąga parametry pary 47 bar(g) i 320 st. C. Jak podkreślają przedstawiciele InfraLeuna i 50Hertz, to dotąd nieosiągane parametry przez instalacje elektrodowe tego typu. Urządzenie jest w pełni zintegrowane z istniejącą infrastrukturą energetyczną zakładu i dostarcza firmom działającym na terenie kompleksu chemicznego do 45 ton pary na godzinę.
Kocioł może elastycznie dostosowywać swoją moc do zapotrzebowania. Technicznie możliwe są zmiany mocy do 11 MW na minutę, choć w praktyce ograniczono tempo regulacji do maksymalnie 7 MW na minutę, aby podłączone sieci parowe mogły bez trudu absorbować te zmiany.
Kocioł zbierze nadwyżki energii z OZE
Zasada działania takich instalacji – „wykorzystać zamiast ograniczać” (ang. using instead of curtailing) – oznacza, że zamiast ograniczać produkcję energii z wiatru czy słońca w momentach nadwyżki, nadmiarową energię można skierować do instalacji takiej jak kocioł elektrodowy.
Gdy urządzenie konsumuje prąd i zamienia go w ciepło, elektrownie InfraLeuna mogą jednocześnie ograniczać swoją produkcję, co zmniejsza zapotrzebowanie na gaz ziemny. To podwójny efekt odciążający system energetyczny Niemiec, wynikający jednocześnie ze zwiększonego zużycia prądu przez kocioł i zmniejszonej produkcji energii elektrycznej i ciepła w elektrociepłowni.
– Elektrody grzewcze, stosowane w ramach procesów zarządzania ograniczeniami sieciowymi naszego operatora systemu, mogą pomóc łagodzić wąskie gardła w sieci elektroenergetycznej. Jednocześnie poprawiają integrację regionalnej produkcji energii odnawialnej. Niemcy oferują szczególnie korzystne warunki dla przemysłowego zastosowania tej koncepcji ze względu na dużą ilość produkowanej energii wiatrowej oraz rosnącą liczbę wielkoskalowych naziemnych farm fotowoltaicznych – powiedział Stefan Kapferer, szef 50Hertz.
Znaczenie dla zakładów chemicznych
Dla samego kompleksu chemicznego w Leunie kocioł oznacza nowy poziom elastyczności energetycznej. Instalacja pozwala oszczędzać gaz ziemny, produktywnie wykorzystywać nadwyżki energii elektrycznej i zabezpieczać niezawodne dostawy pary technologicznej – co ma szczególne znaczenie w obliczu trudnej sytuacji rynkowej, z jaką mierzy się dziś niemiecki przemysł chemiczny.
– System energetyczny zakładów chemicznych w Leunie już wcześniej wyróżniał się efektywnością i elastycznością. Wraz z uruchomieniem naszego 35-megawatowego kotła elektrodowego osiąga on zupełnie nowy poziom elastyczności, dotąd nieosiągalny. Zwłaszcza w obliczu obecnych wyzwań stojących przed przemysłem chemicznym, ten projekt power-to-heat pomaga nam oszczędzać gaz ziemny, produktywnie wykorzystywać nadwyżki energii elektrycznej i zabezpieczać niezawodne dostawy pary – powiedział z kolei dr Christof Günther, dyrektor zarządzający InfraLeuna.
Harmonogram budowy
Projekt budowy ruszył w październiku 2024 r. Kluczowym etapem było „spektakularne podnoszenie” (ang. lifting operation) największych elementów, w ramach którego pod koniec 2025 r. sam kocioł został zainstalowany na miejscu. Prace zrealizowano zgodnie z harmonogramem, z pomocą generalnego wykonawcy – ETABO Energietechnik und Anlagenservice GmbH.
Jan Friedemann, kierownik projektu w InfraLeunie, ocenił rozruch instalacji jako jeden z najpłynniejszych procesów, jakie miał okazję nadzorować.
Uroczystej inauguracji dokonano w obecności Svena Schulzego, premiera kraju związkowego Saksonia-Anhalt, przedstawicieli władz regionalnych oraz firm partnerskich zaangażowanych w projekt.
– To silny sygnał dla Saksonii-Anhalt jako lokalizacji biznesowej. (…) Skuteczna polityka klimatyczna musi iść w parze z rozsądną polityką gospodarczą. Musi zapewniać, że firmy będą tu dalej inwestować, miejsca pracy pozostaną w regionie, a nasz przemysł zachowa międzynarodową konkurencyjność – powiedział Sven Schulze, premier Saksonii-Anhalt.
Instalacja to, jak podkreślają obie firmy, pierwsza w Europie wielkoskalowa instalacja power-to-heat o takim poziomie ciśnienia zrealizowana na terenie zakładu chemicznego.
50Hertz odpowiada za sieć przesyłową najwyższych napięć w północnych i wschodnich Niemczech, czyli ponad 10 tys. km linii (odpowiednik dystansu Berlin–Rio de Janeiro), obejmującą Brandenburgię, Meklemburgię-Pomorze Przednie, Saksonię, Saksonię-Anhalt, Turyngię oraz miasta-landy Berlin i Hamburg. Firma zatrudnia ponad 2500 osób i zaopatruje w prąd 18 mln ludzi, a jej celem jest bezpieczna integracja 100 proc. energii odnawialnej w obszarze swojej sieci do 2032 r. (w ujęciu rocznym).
Udziałowcami 50Hertz są notowana na giełdzie belgijska grupa Elia (80 proc.) oraz niemiecki bank rozwoju KfW (20 proc.).
Na rozwiązania power-to-heat liczy polskie ciepłownictwo
Jak wynika z raportu „Sector Coupling w Polsce”, opracowanego przez organizacje takie jak Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (PSEW), RE-Source Poland Hub i Horizons Power to Heat, w 2025 r. w Polsce ograniczono produkcję energii z odnawialnych źródeł o łącznie 1,4 TWh. To niemal dwukrotnie więcej niż rok wcześniej, gdy redukcje sięgnęły 731,4 GWh, z czego 84,5 proc. dotyczyło instalacji fotowoltaicznych, a 15,5 proc. farm wiatrowych. Aż 70,3 proc. tych ograniczeń przypadło na weekendy i dni wolne od pracy, kiedy popyt na energię jest niższy.
Równolegle rosła liczba godzin z ujemnymi cenami energii elektrycznej – z zaledwie 19 w 2023 r., przez 186 w 2024 r., do 315 w 2025 r. Autorzy raportu podkreślają, że 97,8 proc. przypadków ograniczania produkcji OZE wynikało nie z ograniczeń przepustowości sieci, lecz z braku elastyczności systemu elektroenergetycznego. Problemem pozostaje przede wszystkim brak odbiorców zdolnych wykorzystać nadwyżki energii, a nie same fizyczne możliwości jej przesyłu.
Dane za pierwszą połowę 2025 r. wskazują na dalsze przyspieszenie tego trendu – od stycznia do czerwca operatorzy ograniczyli już 879 GWh energii z fotowoltaiki i wiatru, o wartości nominalnej szacowanej na około 375 mln zł, czyli więcej niż w całym poprzednim roku. Liczba godzin z ujemnymi cenami przekroczyła w tym okresie 251, a minimalna cena w szczycie generacji OZE spadała momentami do około -568 zł/MWh.
Zjawisko to jest bezpośrednią konsekwencją rosnącego udziału odnawialnych źródeł w krajowym miksie energetycznym. W 2025 r. OZE odpowiadały już za 31,4 proc. produkcji energii elektrycznej w Polsce, wobec 13,2 proc. w 2015 r., 27,1 proc. w 2023 r. i 29,4 proc. w 2024 r., a w wybranych godzinach sama energetyka wiatrowa i słoneczna generowała nawet 73 proc. produkcji.
Autorzy raportu wskazują, że naturalnym odbiorcą tych nadwyżek mogłoby stać się ciepłownictwo systemowe, czyli de facto drugi co do wielkości rynek tego typu w Europie, zaraz po niemieckim. Polski sektor dysponuje mocą zainstalowaną na poziomie ok. 52 GW, generuje przychody szacowane na ok. 42 mld zł rocznie (dane URE za 2024 r.) i zaspokaja potrzeby grzewcze 44,3 proc. gospodarstw domowych w kraju (GUS, 2024 r.), a łączna długość sieci ciepłowniczych przekracza 23 tys. km.
W 2024 r. przedsiębiorstwa ciepłownicze wyprodukowały około 102 TWh ciepła, z czego blisko 64 proc. w kogeneracji, co odpowiada niemal 60 proc. krajowej produkcji energii elektrycznej. Do odbiorców końcowych trafiło 57,4 TWh.
Patrycja Rapacka
patrycja.rapacka@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
Wg artykułu: „Problemem pozostaje przede wszystkim brak odbiorców zdolnych wykorzystać nadwyżki energii, a nie same fizyczne możliwości jej przesyłu” to kto nas robi w konia zdzierając w rachunkach i ETSie pieniądze na „modernizację” sieci bo rzekomo nie da się fizycznie jej przesyłać?