Grid-forming bateriová úložiště: Brzy budou povinná pro obnovitelné zdroje energie, ale díky společnosti Huawei už nyní představují zajímavou investiční příležitost

Příliš mnoho takových zdrojů však může ohrozit stabilitu sítě nebo přispět k jejímu kolapsu. Podívali jsme se na to, jaká je příčina, jak tomu bateriová úložiště Huawei s technologií grid-forming pomáhají předcházet a proč se tato bateriová úložiště v Česku stávají zajímavou investiční příležitostí.

Vyrábíme stále více energie ze slunce a větru

Téměř polovina elektřiny v EU pochází z obnovitelných zdrojů. Je to hlavně díky intenzivní výstavbě solárních a větrných elektráren. V Česku to podle odhadů pro rok 2024 není ani pětina.

I když v této disciplíně zaostáváme za zbytkem EU, trend je vzestupný. 

Rok 2023 znamenal výrazné navýšení instalovaného výkonu solárních elektráren, když bylo do distribuční sítě připojeno přibližně 970 MW nové fotovoltaické kapacity, což znamenalo výrazný meziroční nárůst. V roce 2024 se podobný objem nových instalací znovu potvrdil s přibližně 967 MW nového výkonu.

Výkon všech solárních elektráren v Česku v roce 2024 dosáhl 4430 MW a letos i v následujících letech poroste o stovky megawattů. Výkon větrných elektráren je nyní kolem 340 MW, přičemž projekty s celkovou kapacitou přesahující 1 000 MW jsou v různých fázích přípravy a povolování.

Nárůst je tedy zřejmý, a s ním přicházejí nové výzvy. Tyto obnovitelné zdroje mají jednu společnou nevýhodu: mohou významně přispívat k nestabilitě distribuční sítě. 

Čistá a levná energie, ale obtížnější regulace 

Porovnejme si konvenční vodní a tepelné elektrárny (včetně jaderných) se solárními a větrnými elektrárnami. U tepelných a vodních elektráren lze udržovat stabilní výkon ve velkém rozsahu. Stručně řečeno, necháte protékat turbínou tolik vody, kolik potřebujete, nebo v tepelné elektrárně „topíte pod kotlem“ podle toho, kolik páry potřebujete pro turbínu. 

Když je však zataženo nebo přestane foukat vítr, výkon solárních a větrných elektráren klesne na nulu. A to jsou faktory, které nedokážeme dostatečně přesně předpovědět. 

• Tip: Huawei nabízí patnáctiletou záruku na soláry i baterie, bez ohledu na instalační firmu

Solární a větrné elektrárny navíc fungují v takzvaném grid-following režimu. Zjednodušeně řečeno, mohou se přifázovat k distribuční síti a dodávat elektřinu v rámci požadovaných parametrů. Když však vypadnou jiné zdroje elektřiny, solární a větrné elektrárny nedokážou fungovat samostatně a odpojí se. 

Za normálních okolností to není problém, ale když je v příliš krátkém čase odpojeno příliš mnoho výkonu a k tomu se přidají další nepříznivé faktory, může dojít dokonce ke kolapsu distribuční sítě. Něco podobného jsme viděli ve Španělsku a Portugalsku na konci dubna 2025.

Martin Hodek, specialista na design a řízení bateriových systémů ve společnosti Huawei, vysvětluje, co se tam stalo: „Zprávy vládní komise a provozovatele distribuční sítě REE se liší, ale shodují se v tom, že šlo o kombinaci nepříznivých faktorů – vysoké fotovoltaické výroby, nízké spotřeby a velkých přeshraničních toků. Vzhledem k velkému počtu fotovoltaických zdrojů měla síť nízkou setrvačnost a již několik dní předtím vykazovala známky nestability.“

„Zlomovým bodem bylo předčasné odpojení 1,3 GW výkonu fotovoltaických elektráren. To vyvolalo řetězovou reakci dalších odpojení a událostí, které způsobily, že blackout byl nevyhnutelný,“ dodává.

Fotovoltaické a větrné elektrárny postrádají „setrvačnost“

Kromě náhlého odpojení velkého počtu fotovoltaických zdrojů jste si možná všimli pojmu „nízká setrvačnost sítě“. 

Co to znamená a proč je to problém?

Podívejme se znovu na princip vodních a tepelných elektráren. Elektřina se v nich vyrábí pomocí rotačních generátorů, které spolu s turbínami váží stovky tun.

Mají proto obrovskou setrvačnost, která jim umožňuje udržet rychlost v případě náhlého nárůstu spotřeby, který by jinak vedl k jejich zpomalení. Zpomalení by vedlo k poklesu frekvence, a tím i k ohrožení stability sítě. Tato obrovská rotující hmota proto slouží jako jakási mechanická baterie, která díky své setrvačnosti automaticky stabilizuje síť.

Na rozdíl od „konvenčních“ elektráren však solární a větrné elektrárny nejsou schopny reagovat na odběrové špičky. Fungují totiž na jiném principu.

„Fotovoltaické panely a větrné turbíny mají mnoho výhod – jejich výstavba je rychlá, jsou levné, bezemisní a bezpečné. Na rozdíl od paliva pro uhelné, jaderné nebo plynové elektrárny nikdo nemůže zastavit slunce nebo vítr. Chybí jim však setrvačnost. Jsou řízeny polovodiči, nemají rotující hmotu, a tudíž ani přirozenou stabilizaci frekvence a distribuční sítě jako takové,“ vysvětluje Martin Hodek.

V praxi to znamená, že pokud je v distribuční síti příliš mnoho fotovoltaických nebo větrných zdrojů na úkor rotačních, bude ohrožena její stabilita a odolnost vůči výkyvům ve spotřebě a výrobě.

Pomohou grid-forming bateriová úložiště Huawei

Spolu s obnovitelnými zdroji v České republice přibývají i menší a větší bateriová úložiště (Battery Energy Storage System – BESS).

BESS mohou zlepšit využitelnost obnovitelných zdrojů tím, že dodávají elektřinu i v době, kdy fotovoltaika nebo větrné turbíny nevyrábějí. Mohou také snížit poplatky za elektřinu a rezervovanou kapacitu, stejně jako náklady na vybudování elektrického připojení, protože vykrývají špičkové odběry.

Využívají je proto například provozovatelé fotovoltaických elektráren nebo spotřebitelé s vysokou energetickou náročností – různé typy průmyslu, dobíjecí stanice pro elektromobily atd.

Kromě toho se také používají pro obchodování s elektřinou nebo poskytování služeb vyvažování výkonu pro provozovatele distribučních sítí.

Problémy však nastávají v případě výpadku elektrické sítě. Na rozdíl od malých fotovoltaických systémů na domech nebo budovách fungují standardní velkokapacitní BESS pouze v grid-following režimu. To znamená, že bez distribuční sítě nemohou fungovat a v případě jejího výpadku se automaticky odpojí (nebo je odpojí dispečink).

Na to upozorňuje také Martin Hodek ze společnosti Huawei: „Grid-following BESSy fungují v distribuční síti jako vlakové vagony – sledují síť, ale pouze částečně podporují stabilitu. Regulují na základě vyhodnocení aktuálních parametrů v síti nebo pokynů z dispečinku. Taková regulace má však dlouhé zpoždění a nelze ji srovnávat se stabilizační kapacitou rotačních generátorů.“

Proto společnost Huawei přichází s inovativním řešením: bateriovým úložištěm s funkcí grid-forming. Taková BESS mohou fungovat zcela nezávisle a dodávat elektřinu do distribuční sítě i během rozsáhlých výpadků. 

„Grid-forming BESS se chová spíše jako lokomotiva – simuluje setrvačnost a chování konvenčních rotačních generátorů. Může samostatně definovat a vytvářet parametry sítě. Zajišťuje aktivní stabilizaci frekvence a napětí, a to vše s rychlou reakcí na výkyvy,“ vysvětluje Hodek.

Více obnovitelných zdrojů a rozvodných sítí bez rotačních generátorů

Jak se v praxi používají grid-forming bateriová úložiště?

Jejich hlavní výhodou je, že umožňují širší využití fotovoltaických a větrných elektráren. Představují způsob, jak nahradit stabilizační funkce, které těmto obnovitelným zdrojům chybí.

Kromě toho grid-forming BESS umožňují provoz distribučních sítí založených čistě na „slunci“ nebo „větru“, bez rotačních generátorů, jak je známe z velkých elektráren.

Martin Hodek ze společnosti Huawei uvádí příklad z praxe: „Projekt Red Sea v Saúdské Arábii je resort s 50 hotely a 1 000 rezidenčními objekty. Má samostatnou distribuční síť založenou na grid-forming technologii Huawei s fotovoltaickými panely s výkonem až 400 MW a skladovací kapacitou až 1,3 GWh. Díky grid-formingu může být celý projekt napájen výhradně z obnovitelných zdrojů.“

• Tip: Začíná doba bateriová. Kouzlo uchování elektrické energie objevuje stále více výrobních podniků

Výše zmíněné úložiště může nahradit plný výkon fotovoltaických panelů po dobu až 3 hodin.

Společnost Huawei dodala pro tento projekt komplexní řešení, od fotovoltaických střídačů po kontejnerová BESS a inteligentní transformátorové stanice. Systém se osvědčil i v mimořádně náročných podmínkách pobřeží Rudého moře, kde úspěšně odolává vysokým teplotám, vlhkosti a vysokému obsahu soli ve vzduchu.

Dalším příkladem nasazení grid-forming BESS jsou velcí odběratelé, kteří jsou extrémně citliví na výpadky proudu. Patří mezi ně ocelárny, cementárny, chemický průmysl, datová centra a různé prvky kritické infrastruktury.

Opět Martin Hodek: „Máme pilotní projekt v Táboře s kapacitou grid-forming BESS až 8 MWh. Tamní úložiště úspěšně prokázala schopnosti grid-forming provozu i tzv. startu ze tmy. To je v případě výpadku elektrické sítě zásadní funkce – pouze taková zařízení jsou schopna samostatně se spustit, vytvořit novou síť a obnovit dodávky. Pilotní projekt budujeme také na Slovensku pro společnost ZSE. Bude sloužit jako záložní a nouzový zdroj energie v případě výpadku sítě.“

Brzy povinnost, již dnes zajímavá investiční příležitost

Grid-forming může znít jako technologie budoucnosti, ale přijde dříve, než si myslíte. Vzhledem k rostoucímu podílu solárních a větrných elektráren pravděpodobně již v roce 2027 vstoupí v platnost nařízení RfG 2.0 (Requirements for Generators). 

Podle tohoto nařízení bude muset mnoho nových obnovitelných zdrojů připojených k distribuční síti mít funkci grid-forming. Řešení může poskytnout právě grid-forming BESS od společnosti Huawei, která se již dnes stávájí zajímavou investicí.

Mohou chránit vaši výrobu nebo provoz před výpadky, připravit síť na větší nasazení obnovitelných zdrojů a poskytovat služby stabilizace místní sítě.

„Investoři v energetickém sektoru upřednostňují BESS společnosti Huawei pro jeho vysokou flexibilitu. Ve srovnání s tradičními elektrárnami je bateriové skladování mnohem levnější a lze jej uvést do provozu velmi rychle, přibližně do šesti měsíců. To také znamená velmi rychlou návratnost investice. Díky modularitě BESS, která umožňuje sestavit kapacitu podle jejich požadavků, mohou investoři upravit výši své investice,“ vysvětluje Martin Hodek.

Společnost Huawei podporuje flexibilitu také tím, že bateriová úložiště dodává hardwarově připravená na grid-forming. K aktivaci této funkce v již nainstalovaném a připojeném úložišti stačí zakoupit softwarovou licenci.

„Bez grid-forming úložišť bychom měli omezené možnosti rozvoje obnovitelných zdrojů energie a vyšší riziko výpadků. Grid-forming BESS jsou proto klíčovým nástrojem pro moderní, flexibilní a stabilní elektrizační soustavu,“ uzavírá Martin Hodek ze společnosti Huawei. 

Zdroj textu: Huawei

Foto: Huawei