Obnovljiva energija, baterije i Kosovo

Napisali Adhurim Hakhimusa (FHGR, Švajcarska), Kristian Sevdari (DTU, Danska)

U ljudskoj prirodi je da se usevi (npr. žitarice) čuvaju u velikim štalama i čuvaju za kasniju upotrebu. Istovremeno, skoro svaki plan kuće/stana ima malo skladište za skladištenje brašna, ulja, pirinča, pića i mnogih drugih namirnica. Jednostavno rečeno, porodice planiraju i žele da imaju obezbeđenu dobrobit na određeno vreme.

Ali ne može se svaki proizvod skladištiti lako, jeftino i brzo. Struja je jedan od takvih proizvoda. U poslednjih deset godina imali smo mnogo stabilnije snabdevanje električnom energijom kao rezultat otklanjanja tehničkih problema iz redovnog održavanja i pravilnog upravljanja blokovima kosovskih termoelektrana A i B.

Problem proizvodnje električne energije termoelektranama na ugalj je što one izazivaju veliko zagađenje životne sredine na lokalnom nivou, ali što istovremeno utiče i na klimatske promene na globalnom nivou. Kao rezultat toga, zemlje širom sveta odlučile su da izvrše energetsku tranziciju prelaskom sa korišćenja izvora energije koji zagađuju životnu sredinu (npr. ugalj, gas, naftni derivati) na obnovljive izvore energije (OIE) (p) npr. vetar, solarna energija , geotermalna) u naredne dve decenije. Takva energetska tranzicija je obavezna za Kosovo kao potpisnicu Energetskog sporazuma. Kosovo planira, ali je takođe počelo da ulaže u diversifikaciju izvora energije preko OIE, gde je čak pre nekoliko dana pušten u rad još jedan vetropark sa 105 megavata (MV) električne energije na severu Kosova.

Međutim, OIE u velikoj meri zavise od atmosferskih uslova. Jednostavno je, vetrenjače se okreću oko svoje ose i proizvode struju u zavisnosti od intenziteta vetra. Takođe solarni paneli proizvode električnu energiju samo tokom dana iu zavisnosti od intenziteta sunčeve svetlosti. Dakle, u zavisnosti od proizvodnog kapaciteta, u nekim satima dana proizvodnja iz OIE može premašiti potrošnju, dok u drugim satima potrošnja može biti veća od proizvodnje. Ovo čini održivo snabdevanje električnom energijom zasnovano na OIE izazovnim.

Stoga je neophodno da je u vreme kada imamo viškove električne energije skladištimo, da je koristimo u satima kada je potrošnja veća od proizvodnje. Ovo je koncept fleksibilnosti (u potrošnji i proizvodnji). Dakle, za održivo snabdevanje energijom neophodno je napraviti kombinaciju OIE sa najpouzdanijim i najefikasnijim tehnologijama za uštedu energije.

Tokom poslednje decenije, sa sve većom upotrebom OIE, naučna aktivnost za pronalaženje različitih metoda za očuvanje energije u velikim količinama takođe je porasla. Energetski sistem koji je 100% zasnovan na OIE nužno zahteva relativno velike kapacitete za skladištenje energije. Ovi kapaciteti su podeljeni prema primeni:

a) podešavanje frekvencije (energija do 15 min);

b) rad mreže (snaga do 4 sata) i

c) štedi energiju (energija do 6 meseci).

Tokom ovog članka analiziraćemo neke tehnologije, sa posebnim osvrtom na tehnologije sa najvećim potencijalom.

Koristeći prednosti zrele tehnologije i mogućnosti skladištenja velikih količina energije, reverzibilne hidroelektrane čine oko 99% svetskog kapaciteta za skladištenje energije, jer su baterije tehnologija koja je nedavno počela da se primenjuje.

U osnovi ovaj tip hidroelektrane ima dva basena, jedan na visokom brdu, a drugi na primer u niskoj kotlini. U satima kada ima viška električne energije voda se pumpa punjenjem gornjeg bazena, dok se u satima kada je potrošnja električne energije veća od proizvodnje voda ispušta iz gornjeg u donji bazen i proizvodi električnu energiju.

Baterije (Li-ion) su još jedna veoma obećavajuća tehnologija za uštedu energije. Uglavnom zbog gustine energije koju obezbeđuju (75-200 Vh/kg) u poređenju sa reverzibilnim hidroelektranama (0,5-1,5 Vh/kg). Iz tog razloga se baterije vide kao rešenje za transportni sektor, koji se kreće ka električnom transportu.

Renewable energy, batteries and Kosovo

Written by Adhurim Haxhimusa (FHGR, Switzerland), Kristian Sevdari (DTU, Denmark)

It is human nature for crops (eg cereals) to be stored in large barns and stored for later consumption. At the same time, almost every home / apartment plan has a small warehouse to store flour, oil, rice, beverages, and many other food items. Simply put, families plan and want to have their well-being secured for a certain amount of time.

But not every product can be stored easily, cheaply, and quickly. Electricity is one such product. In the last ten years we have had a much more stable supply of electricity as a result of the elimination of technical problems from regular maintenance and proper management of the units of Kosovo coal power plants A and B.

The problem of electricity generation with coal power plants is that they cause high environmental pollution at the local level, but that at the same time is also affecting climate change globally. As a result, countries around the world have decided to make an energy transition by moving from the use of energy sources that pollute the environment (eg coal, gas, oil derivatives) to renewable energy sources (RES) (p) e.g. wind, solar, geothermal) in the next two decades. Such an energy transition is obligatory for Kosovo as a signatory of the Energy Treaty. Kosovo plans but has also started to invest in the diversification of energy sources through RES, where even a few days ago was put into operation another wind farm with 105 megawatts (MW) of electricity capacity in north of Kosovo.

However, RES are highly dependent on atmospheric conditions. It is simple, windmills rotate around their axis and produce electricity depending on the intensity of the wind. Also solar panels produce electricity only during the day and depending on the intensity of sunlight. So, depending on the generating capacity, in some hours of the day the production from RES can exceed the consumption, while in other hours the consumption can be higher than the production. This makes sustainable RES-based electricity supply challenging.

It is therefore necessary that during the time when we have surplus electricity we store it, to use it during the hours when consumption is higher than production. This is the concept of flexibility (in consumption and production). So for sustainable energy supply it is necessary to make a combination of RES with the most reliable and efficient energy conservation technologies.

Over the last decade, with the increasing use of RES, the scientific activity for finding different methods to conserve energy in large quantities has also increased. A 100% RES-based energy system necessarily requires relatively large energy storage capacities. These capacities are divided according to applications:

a) frequency adjustment (energy up to 15 min);

b) network operation (power up to 4 hours) and

c) save energy (energy up to 6 months).

During this article we will analyze some technologies, with special focus on the technologies with the greatest potential.

Taking advantage of mature technology and the ability to store large amounts of energy, reversible hydropower plants account for about 99% of the world’s energy storage capacity, as batteries are the technology that has recently begun to be applied.

Basically this type of hydropower plant has two basins, one on a high hill, while the other for example in a low valley. During the hours when there is excess electricity the water is pumped up by filling the upper basin, while during the hours when the electricity consumption is higher than the production, water is released from the upper basin to the lower basin and produces electricity.

Batteries (Li-ion) are another very promising technology for energy conservation. Mainly due to the energy density they provide (75-200 Wh / kg) compared to reversible hydropower plants (0.5-1.5 Wh / kg). For this reason batteries are seen as the solution for the transport sector, moving towards electric transport.

Energjia e ripërtëritshme, bateritë dhe Kosova

Shkruar nga Adhurim Haxhimusa (FHGR, Zvicër), Kristian Sevdari (DTU, Danimarkë) 

Në natyrën njerëzore është që të korrurat (p.sh. drithërat) të vendosen nëpër depo (hambar) të mëdha dhe të ruhen për konsum të më vonshëm. Në të njëjtën kohë, pothuajse çdo plan shtëpie/banesë e ka një depo të vogël për të mbajtur/ruajtur miellin, vajin, orizin, pijet, e shumë gjëra të tjera ushqimore. Thjeshtë, familjet planifikojnë dhe duan të kenë të siguruar mirëqenien e tyre për një kohë të caktuar.

Mirëpo jo çdo produkt kemi mundësi ta ruajmë lehtë, lirë, dhe shpejtë. Energjia elektrike është një prej produkteve të tilla. Në dhjetë vitet e fundit kemi pasë furnizim shumë më të qëndrueshëm me energji elektrike si rezultat i eliminimit të problemeve teknike nga mirëmbajtja e rregullt dhe menaxhim i mirëfilltë i blloqeve të termocentraleve të thëngjillit të Kosovës A dhe B.

Problemi i prodhimit të energjisë elektrike me termocentrale të thëngjillit është se ato shkaktojnë ndotje të lartë të ambientit në nivelin lokal, por që në të njëjtën kohë po ndikon edhe në ndryshimet klimatike në nivel global. Si rezultat, vendet anë e mbanë botës kanë vendosë të bëjnë një tranzicion energjetik duke kaluar nga përdorimi i burimeve të energjisë që ndotin ambientin (p.sh. thëngjilli, gazi, derivatet e naftës) në burime të ripërtëritshme të energjisë (BRE) (p.sh. erës, diellit, gjeotermale) në dy dekadat e ardhshme. Një tranzicion të tillë energjetik e ka obligim edhe Kosova si nënshkruese e Traktatit të Energjisë. Kosova ka në plan por edhe ka filluar të investoj në diverzifikimin e burimeve të energjisë me anë të BRE-ve, ku edhe para pak ditësh u bë edhe futja në funksion e parkut tjetër të erës me 105 megavat (MW) kapacitet të energjisë elektrike në veri të Kosovës.

Mirëpo, BRE-të kanë një varësi të lartë nga kushtet atmosferike. Është e thjeshtë, mullinjtë e erës rrotullohen rreth boshtit të tyre dhe prodhojnë energji elektrike varësisht nga intenziteti i erës. Po ashtu panelet diellore prodhojnë energji elektrike vetëm gjatë ditës dhe varësisht nga intenziteti i rrezeve të diellit. Pra, varësisht nga kapaciteti gjenerues, në disa orë të ditës prodhimi nga BRE-të mund të kaloj konsumin, ndërsa në orë të tjera konsumi mund të jetë më i lartë se prodhimi. Kjo bën që furnizimi i qëndrueshëm me energji elektrike i bazuar vetëm në BRE bëhet sfidues.

Prandaj është e nevojshme që gjatë kohës kur kemi teprica të energjisë elektrike të ruajmë atë, për ta përdorur gjatë orëve kur konsumi është më i lartë se prodhimi. Ky është koncepti i fleksibilitetit (në konsum dhe prodhim). Pra, për furnizim të qëndrueshëm të energjisë është e domosdoshme që të bëjmë një kombinim të BRE-ve me teknologjitë më të besueshme dhe eficiente të ruajtjes së energjisë.

Gjatë dekadës së fundit, me rritjen e përdorimit të BRE-ve është rritë edhe aktiviteti shkencorë për gjetjen e metodave të ndryshme për të ruajtur energjinë në sasi të mëdha. Një sistem energjetik 100% i bazuar në BRE kërkon me doemos kapacitete relativisht të mëdha për ruajtje të energjisë. Këto kapacitete ndahen sipas apilikimeve:

a) rregullim frekuence (energji deri 15 min);

b) operim i rrjetit (energjji deri 4 orë) dhe

c) ruajte energjie (energji deri 6 muaj).

Gjatë këtij artikulli do të analizojmë disa teknologji, me fokus të veçantë në teknologjitë me potencialin më të madh.

Duke përfituar nga teknologjia e maturuar dhe aftësia për të ruajtur sasi të mëdha energjie, hidrocentralet reverzibile përbëjnë në nivel botërorë rreth 99% të kapaciteteve për ruajtje të energjisë, pasi bateritë janë teknologji që ka filluar së fundmi të aplikohet.

Në parim ky lloj hidrocentrali ka dy bazene, njërin në një kodër lartë, ndërsa tjetrin për shembull në ndonjë lugajë poshtë. Gjatë orëve kur ka tepricë të energjisë elektrike uji pompohet lartë duke e mbushur bazenin e epërm, ndërsa gjatë orëve kur konsumi i energjisë elektrike është më i lartë se prodhimi, uji lëshohet nga bazeni i epërm në bazenin e poshtëm dhe prodhon energji elektrike.

Bateritë (Li-ion) janë një tjetër teknologji shumë premtuese për ruajtjen e energjisë. Kryesisht për shkak të densitetit energjetik që ofrojnë (75-200 Wh/kg) krahasuar me hidrocentralet reverzibile (0.5-1.5 Wh/kg). Për këtë arsye bateritë shihen si zgjidhja për sektorin e transportit, duke shkuar drejt transportit elektrik.