Eksperyment przeszłości: miejskie bateryjne powerbanki elektrowni na węgiel kamienny

Gospodarka, Energetyka

Powerbanking

Idea "eksperymentu przeszłości": Bateryjne magazyny energii elektrycznej dla wybranych administracyjnych jednostek miejskich w domenie wytwórczej energetyki węglowej.

Bateryjne magazyny energii elektrycznej w idei "miejskie powerbanki" nie były budowane w XX wieku wraz z infrastrukturą elektroenergetyczną względem elektrowni węglowych dla pełnego zagospodarowania "doliny nocnej", ponieważ ich nie było. Ponadto po I WŚ i II WŚ potrzebny był wzrost mocy i energii elektrycznej.

Gogle - Przegląd od AI:

• "W 2023 roku produkcja energii z elektrowni na węgiel kamienny w Polsce wyniosła około 65,9 TWh (terawatogodzin), co stanowiło około 39,9% całkowitej produkcji energii elektrycznej. Warto zaznaczyć, że w tym samym roku udział ten był najniższy w historii, co wiąże się z rosnącym znaczeniem odnawialnych źródeł energii (OZE) i energetyki gazowej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE)".
• "Łączna moc osiągalna polskich elektrowni węglowych, według danych Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE) na 14 marca 2025 roku, wynosi 27 868 MW. Z tej łącznej mocy, 20 263 MW stanowią elektrownie węglowe na węgiel kamienny, a pozostałe 7 605 MW to elektrownie na węgiel brunatny."
  

Terawat (TW) to 1000 gigawatów (GW). Dla 365 dni  w roku liczba godzin równa się 8760 godzin = 365 dni * 24 godziny. Ilość energii E = M * t, gdzie M to moc jej wytwarzania w okresie czasu t.

W tym ułożeniu w idei programu naukowego badawczo-rozwojowego budujemy elektrownię węglową wykorzystującą węgiel kamienny wraz z bateryjnym magazynem energii elektrycznej, dedykowanym dla obsług wydzielonej jednostki osadniczej, np. 175 miast posiadających od 10 tys. do 20 tys. mieszkańców. Powerbank ładowany jest przez elektrownię w tzw. "dolinie nocne" przez 8 godz. w czasie od godz. 22;00 do godz. 6:00 rano dnia następnego. I udostępnia energię elektryczną dla dedykowanej administracyjnej jednostki osadniczej w ramach sieci elektroenergetycznej w ciąg dnia, umownie oznaczonego w czasie od godz. 6:00 do godz. 22:00.  W idei modelu elektrownia węglowa pracuje metoda ciągłą w czasie 24 h na dobę z mocą M. Energia wytworzona przez elektrownię w ciągu doby wynosi:

• Dzień: Ed = M * 16 h, energia z elektrowni opartych na węglu kamiennym, wykorzystna bezpośrednio w ciągu dnia w czasie 16 godz. poza obszarem programu obejmującym "miejskie powerbanki".
• Noc: En = M * 8 h, energia wykorzystania pośrednio poprzez powerbank w ciągu dnia w czasie 16 godz. w obszarze programu obejmującym bateryjne magazyny energii elektrycznej, ładowane w nocy przez elektrownie na węgiel kamienny.
  

Całkowita energia wynosi:
Ec = Ed + En
Ed to energia dla obszaru poza eksperymentem
En to energia dla obszaru w ramach eksperymentu

Elektrownie węglowe o łącznej mocy 20 GW wytworzą w tym czasie energię w ilości:

Dzień: 20 GW * 16 h = 20.000 MW * 16 h = 320.000 MWh
Noc: 20 GW * 8 h = 20.000 MW * 8 h = 160.000 MWh

Zatem w czasie nocy elektrownie węglowe na węgiel kamienny w zakresie mocy objętej programem nie dostarczają energii na teren Polski poza obszar objęty programem /ładowanie "miejskich powerbanków"/.

W tym ułożeniu elektrownie na węgiel kamienny "oddają noc" innym metodom elektroenergetycznym za wyjątkiem bezpośrednio elektrowniom fotowoltaicznym. Za to dla elektrowni wiatrowych nie zachodzą nocne ograniczenia. Zatem zwiększamy w idei scenariusza ilość i pojemność powerbanków. Stawiamy ich w tej idei łącznie tyle, ile zagospodarują elektrownie węglowe oparte na węglu kamiennym poprzez ładowanie w czasie nocy określoną ich ilość, oraz równoważną im ilość dla pozostałych metod elektroenergetycznych, np. dla ładowania nadwyżki energii elektrycznej wytworzonej przez elektrownie wiatrowe i fotowoltaiczne w ciągu dnia, aby użyć tej energii w czasie nocy w kraju poza obszarem badawczym objętym programem.

Noc w założeniu idei jest bardziej spokojna od dnia pod względem zapotrzebowania na energię elektryczną.

Kryterium stabilności

Wyborców i klientów idei metody energetycznej łączy wymaganie stabilności elektroenergetycznej. Zatem w tej idei modelu elektrowni węglowych, w tym ułożeniu opartych na węglu kamiennym, jeżeli wyłączymy w nich określoną ilość mocy, to musi być ona zastąpiona przez inne metody elektroenergetyczne, które spełnią warunek stabilności elektroenergetycznej równoważny tym elektrowniom węglowym. I brak spełnienie tego kryterium jest w tej idei warunkiem niedopuszczenia metody do sieci elektroenergetycznej. W tym ułożeniu miejskie bateryjne powerbanki w powiązaniu do elektrowni na węgiel kamienny to połączenie ładowania energią elektryczną powerbanków ze stabilnością jej wytwarzania i poznanie jak taki układ w większej skali wpływa na domenę tych elektrowni. W idei jakoby inżynieria poznania wstecznego. W szczególności czy wzrosną lub zmaleją koszty wytwarzania energii? Energetyka to w idei "podeszwa" buta gospodarki.

O idei elektroenergetycznych metodach OZE opartych na wietrzności oraz nasłonecznieniu mówi się, że dostarczają energię w sposób ilościowo zmienny. Działanie elektrowni węglowych w trybie dzień/noc to też jest sposób ilościowo zmienny. Rożnica wahań jest w skali czasu. Zatem w tej idei to co jest ulokowane z natury (Słońca) w elektroenergetycznej metodzie opartej na węglu, to przeniknie do elektroenergetycznych metod OZE opartych na wietrzności i nasłonecznieniu.

Ponadto w tej idei "miejskie powerbanki" być może kiedyś byłyby przydatne dla wprowadzenia w sieć elektroenergetyczną "energetyki atomowej" metodą SMR.