Sava enerģija. Enerģijas uzkrāšana — Eiropas un Latvijas izaicinājums

Kā liecina Eiropas Komisijas dati, Eiropas Savienībā (ES) šobrīd ir zem 55 GW enerģijas uzkrāšanas jaudas, lai gan izvirzīto klimata mērķu sasniegšanai līdz 2050. gadam būs nepieciešami aptuveni 750 GW.

Vienlaikus arī esošie elektrotīkli, no kuriem lielākā daļa ir vecāki par četrdesmit gadiem, nav pielāgoti liela apjoma atjaunīgās enerģijas integrācijai.

Šī situācija rada tiešas sekas arī Latvijā – lai gan saules un vēja enerģijas ražošana dienas laikā nereti pārsniedz pieprasījumu, nepietiekamo uzkrāšanas jaudu dēļ vakaros nākas paļauties uz dabasgāzes spēkstacijām. Tā rodas būtisks enerģijas sadārdzinājums, cenu svārstības un saglabājas atkarība no ārvalstu energoresursiem.

"Latvijas Avīzes" aptaujātie enerģijas nozares dalībnieki un eksperti vienbalsīgi atzīst, ka vienīgais ceļš uz energosistēmu darbības un līdz ar to arī cenu stabilizāciju ir uzkrāšanas jaudu, tas ir, elektrības bateriju jeb akumulatoru, apjomīgā un straujā palielināšanā – jebkura papildu uzglabāšanas vienība varot palīdzēt mazināt elektrības cenu svārstības. Turklāt ar zinātni un pētniecību saistītie cilvēki uzskata, ka Latvijai esot visas iespējas kļūt par Eiropas demonstrācijas platformu integrētām zaļās enerģijas sistēmām, noturīgai infrastruktūrai un enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijām.

Mūsu priekšrocības šajā jomā esot jau tagadējā pieredze atjaunīgās enerģijas integrācijā, fotonikā, daudzvalodu mākslīgā intelekta tehnoloģiju izveidē un lietošanā, kā arī laba līmeņa inženierzinātņu izglītība un starptautiskās partnerības. Galvenais izaicinājums – savlaicīga saorganizēšanās, lai piedalītos ES finansējuma iniciatīvās pēc 2027. gada.

Kad saule noriet… Situācija Eiropā un pasaulē

"Saule un vējš saražo daudz enerģijas, taču ne vienmēr īstajā laikā. Vairāk akumulatoru uzglabāšanas jaudu varētu palīdzēt Eiropai stabilizēt cenas un aizstāt piesārņojošu fosilā kurināmā enerģiju, taču šķēršļi joprojām pastāv. Dienas laikā, kad pūš vējš un spīd saule, Vācijā un dažās citās Eiropas valstīs pieejamās elektroenerģijas daudzums bieži vien ir lielāks, nekā nepieciešams. Taču nepietiekama akumulatoru uzglabāšana padara neiespējamu šīs enerģijas uzkrāšanu vēlākai izmantošanai. Kad saule noriet, bieži vien dabasgāzes elektrostacijām jāsedz pārpalikums," savā apskatā par atjaunīgo energoresursu izmantošanas problēmām secinājis Vācijas mediju koncerna "Deutsche Welle" klimata reportieris Tims Šauenbergs.

Tā esot lieta, kas strauji jāmaina. ES valstīs kopumā jau tagad varot saražot apmēram pusi no nepieciešamās atjaunīgās enerģijas, kas nepieciešama 2050. gada klimata neitralitātes mērķu sasniegšanai, tomēr nepietiekamo uzkrāšanas jaudu dēļ vēlamais rezultāts esot nopietni apdraudēts. Uzstādīti tikai zem 55 GW enerģijas uzkrāšanas sistēmu, taču, lai sasniegtu ES klimata mērķus, šim skaitlim būtu jāpieaug vēl vismaz 14 reizes, sasniedzot aptuveni 750 GW. Tas joprojām esot ļoti tālu no mērķa.

Zināmi uzlabojumi ES bloka valstīs šajā jomā tomēr notiekot un tieši pēdējos gados bateriju uzstādīšanas apjomi ievērojami paātrinājušies. Plānošanas vai būvniecības fāzē šobrīd esot 84 GW liela mēroga uzglabāšanas jaudas, kas būtu divkāršs pieaugums. Paredzams, ka šīs enerģijas uzkrāšanas sistēmas ekspluatācijā nodos dažu nākamo gadu laikā.

Situācija ES atspoguļojot arī globālo tendenci, kur esot vērojams liela mēroga uzglabāšanas iekārtu pieaugums. Visstraujāk tas notiekot Āzijā, īpaši Ķīnā un Indijā. 

Eiropā valstis ar šobrīd ievērojamāko atjaunīgās enerģijas ražošanu ir Vācija un Itālija. 

Līdz ar to loģiski, ka galvenie jaunu uzglabāšanas iekārtu tirgi pašlaik ir tieši tur.

Daļa no šīs straujās izaugsmes saistīta ar izmaksu samazināšanos. Pēdējo gadu laikā litija jonu akumulatoru cena katru gadu esot samazinājusies par aptuveni 20%. Pēc ekspertu prognozēm, līdz 2030. gadam akumulatoru izmaksas samazināšoties apmēram uz pusi salīdzinājumā ar 2022. gada cenām.

Enerģētikas pārkārtošanas atslēga – labāki akumulatori

"Latvijā esam īpaši ar to, ka mums ir Daugavas HES kaskāde, kas varētu nostrādāt arī kā stabilizators vietējās atjaunīgās enerģijas padeves svārstību periodos. Taču faktiski tas tā nav, jo visu saražoto pārdodam biržā, un cena visam reģionam ir vienāda – ne ar ko īpaši vairs neesam. Līdz ar to arī mums enerģijas ražošanā un sadalē jāpiedalās ar tiem pašiem noteikumiem, kas ir visiem. Runājot par atjaunīgo enerģiju un tieši saules paneļiem – jebkura uzkrāšanas baterija būs laba, salīdzinot ar situācijām, ja saules paneļu sistēmas izmantojam bez tām," domā Andrejs Žagars, aktīvs inovāciju pētnieks ar enerģijas uzkrāšanu saistītās tehnoloģijās, eksperimentētājs, kurš jau vairākus gadus darbojas pie plūsmas baterijas prototipa izveides, sava darba rezultātu iecerējis iesniegt arī patenta reģistrācijai.

Andrejs Žagars ir ķīmijas zinātņu doktors (Dr. chem), šobrīd pensijā, taču aktīvi darbojas uzņēmējdarbības un nevalstiskajā sektorā, izveidojis lietišķus kontaktus ar līdzīgi domājošiem speciālistiem starptautiski, uztur ciešus kontaktus ar bijušajiem audzēkņiem un kolēģiem Latvijas augstskolās.

Arī "Latvijas Avīzei" viņš nolasa "īso kursu" par galvenajām enerģijas uzkrāšanas bateriju tehnoloģijām. Šobrīd izplatītākās un pazīstamākās esot litija baterijas, kas piedāvājot optimālu līdzsvaru starp ilgmūžību, efektivitāti un izmaksām. Mīnuss – izgatavošana no retzemju metāla un citām sastāvdaļām, kas palielina atkarību no ārpus ES robežām esošiem piegādātājiem.

Kā otrās pazīstamākās esot uz nātrija bāzes ražotās baterijas. Lai arī to ražošanai pieejamās izejvielas esot daudz pieejamākas, lielu popularitāti jo sevišķi ES mērogā pagaidām tās neesot ieguvušas, neskatoties uz zemākiem aizdegšanās riskiem, kā arī pašlaik vēl salīdzinoši augstākas cenas dēļ. Tomēr šīs baterijas saglabājot pieprasījuma pozīcijas tur, kur nepieciešama ekspluatācija zemās temperatūrās un maksimāla izmantošana publiskās telpās.

Trešais pagaidām vismazāk pētītais un līdz ar to izmantotais enerģijas uzkrāšanas veids esot plūsmas jeb elektrolīta baterijas. 

Piemēram, vanādija bateriju dažādi paveidi kļūstot arvien aktuālāki liela mēroga ilgtermiņa enerģijas uzglabāšanai pat līdz simt stundām, jo to varot palielināt, vienkārši palielinot elektrolīta tvertņu tilpumu.

Bateriju ražošanu varot iedalīt arī pēc to lietotāju segmentiem: baterijas domātas industriālajiem ražotājiem, piemēram, lielajiem saules vai vēja parkiem, vai arī privātam patēriņam, tas ir – mājsaimniecībām.

Runājot par bateriju izmantošanas blakusefektiem, piemēram, ietekmi uz vidi, Andrejs atzīst, ka neatkarīgi no veida katrai no tām lielāka vai mazāka ietekme tomēr ir. Pat neskatoties uz to, ka ievērota atbilstoša izmantošana un pārstrāde. Lielākā esot litija baterijām, kas gan vairāk esot saistīts ar šī metāla ieguves procesu. Savukārt videi un cilvēkiem nekaitīgākās, viņaprāt, esot plūsmas baterijas.

Andrejs pats pievērsies plūsmas bateriju pētīšanai un to "uzvedības" uzlabošanai, Latvijas prototipa izveidē sadarbojoties ar Rīgas Tehniskās universitātes mācībspēkiem.

"Plūsmas baterijas, īpaši organiskās redoksa plūsmas baterijas, piedāvā tehnoloģiju, kas piemērota 10–100 stundu enerģijas uzkrāšanai. Ne tikai mums Latvijā, bet visā ES tieši tāda ilguma uzkrājums nepieciešams, lai pārvarētu vairāku dienu periodus, piemēram, bez saules un vēja. Atšķirībā no litija un arī nātrija akumulatoriem plūsmas baterijas nodrošina skaidri mērogojamu enerģijas jaudu, jo uzkrāšanas apjomu nosaka tvertņu tilpums, padarot daudzdienu uzkrāšanu ekonomiski izdevīgāku. Tās izceļas arī ar augstu uzlādes un izlādes ciklu skaitu, turklāt kalpošanas laiks sasniedz 20 un pat 30 gadus. Plūsmas baterijas ir drošas, jo ūdens elektrolīti pilnībā novērš ugunsbīstamību, savukārt organisko sistēmu izmantošana ļauj atteikties no retzemju metāliem un mazina atkarību no Ķīnas piegādes ķēdēm. Domāju, ka nopietna iesaiste plūsmas baterijas sērijveida ražošanas projektos ir ļoti laba iespēja arī Latvijai, jo mums tam jau ir visi nepieciešamie priekšnoteikumi," saka Andrejs Žagars.

Viņš arī informē, ka sadarbībā ar RTU un citiem partneriem jau esot izstrādāta taktika pilotprojektam par vietējās plūsmas baterijas izstrādi un tālākajiem soļiem uz prototipa komercializāciju, stiprinot sadarbību starp pētniecību un industriju, kā arī pozicionējot Latviju lielākās Eiropas iniciatīvās. Protams, ka šiem procesiem un iespējai ļoti noderētu arī nozares ministrijas ieinteresētība un valdības kopumā atbalsts – kaut vai morāls.

Pagaidām tikai diennakts risinājums

"Ienākot enerģētikas tirgū atjaunīgajiem enerģijas avotiem, ir skaidrs, ka jābūt kādam mehānismam, kas sabalansē visu sistēmu kopumā. Tas arī nozīmē, ka atjaunīgajiem resursiem jānāk kopā ar uzkrāšanas baterijām, jo tas ir vienkāršākais un ātrākais veids, kā elektrības ražošanu sabalansēt.

Runājot par industriālajiem parkiem – ja enerģijas ražotājam tagad nav uzkrāšanas baterijas, bizness īsti vairs nesanāk. Piemēram, lielo saules paneļu parku tagad arī pie mums ir daudz, saulainās vasaras dienās iepirkuma cenas mēdz būt ļoti zemas vai arī ar mīnusa zīmi. Ja parka sistēma ir pilnveidota, ražīgajās stundās iegūto enerģiju var uzkrāt baterijā un pārdot tad, kad enerģijas iepirkuma cena ražotāju apmierina.

Ar tagad pieejamām baterijām lielie ražotāji pārsvarā var uzkrāt tikai divām līdz četrām stundām, attiecīgi pārbīdot elektrības pārdošanu no lētā perioda uz laiku ar kaut vai mazliet labākām cenām, kas pārsvarā ir vakarā. Taču vismaz pagaidām baterijas nav risinājums, lai enerģiju uzkrātu vasarā un pēc tam izmantotu, piemēram, ziemā. Kā enerģijas tirgotājs redzam, ka šobrīd baterijas ir tāds diennakts risinājums," pieredzē dalās Linda Popova, akciju sabiedrības "Virši–A" Enerģētikas daļas vadītāja.

Uzņēmums "Virši–A" ir vietējais energoresursu tirgotājs, plašāk pazīstams un darbojas ar zīmolu "Virši". Šobrīd "Viršu" tīklā ir jau 101 degvielas uzpildes stacija, un tajā strādā vairāk nekā tūkstoš darbinieku. Jau ilgāku laiku "Viršu" darbības sfēra ir arī elektroenerģijas tirdzniecība, juridiskajiem klientiem to piegādājot jau piecus gadus un privātpersonām – trīs gadus. Mājsaimniecību kopējais klientu skaits šajā laikā pārsniedzis 10 000, savukārt uzņēmumu – vairāk nekā 1500, "Viršus" ierindojot desmit lielāko elektroenerģijas tirgotāju topa vidējā daļā.

"Arī kā elektroenerģijas tirgotāji esam saskārušies ar problēmu, ka atjaunīgie energoresursi ražo nepastāvīgi un plānā paredzēto saražot nevar, rodas novirze un augstas nebalansa izmaksas. Taču šogad šī problēma ir jūtami mazinājusies, cik zinu, arī saules un vēja parku projektu finansētājiem tagad esot uzstādījums, ka baterijām pie industriālajiem parkiem obligāti jābūt, tas palīdz uzlabot atjaunīgās enerģijas ražošanas projektu ekonomiskās atmaksāšanās prognozes un arī palīdz stabilizēt ražošanu un tīkla darbību," atzīst eksperte.

Viņa arī uzsver, ka uzkrāšanas baterijas ir biznesa drošība gan tirgotājiem, gan sadales un augstsprieguma tīkliem. Bet galvenokārt – pašiem saules un vēja parkiem palīdz mazināt nebalansa riskus un nodrošina, ka to ienākšana mūsu ikdienā būtu patērētājiem droša un stabila. Lai nebūtu raustīšanās, ka, piemēram, mainoties laikapstākļiem, ir elektroenerģijas ražošanas kritums, ko var ātri kompensēt, izlādējot bateriju, un otrādi – ja ražošanas apjomi pārsniedz plānoto, tad papildus saražoto var uzkrāt. Tādējādi nav jāslēdz iekšā TEC vai jāizmanto citi dārgāki balansējošās jaudas resursi.

Citas blaknes

"Runājot par mājsaimniecībām un privātpersonām, kā samērā neliels elektroenerģijas tirgotājs ļoti labi redzam, kā aug to klientu skaits, kuru saules paneļu sistēmām ir pievienotas nelielas baterijas, un arī – kā tas ietekmē mūsu sadarbību.

Mūsu gadījumā, ja ir līgums ar mājsaimniecību, kurai pieder mikroģenerācijas sistēma, rēķināmies, ka dienas gaišajā laikā tāds klients mūsu piegādāto enerģiju nepatērēs, taču ņems to no tīkla diennakts tumšajā laikā. 

Taču esam novērojuši gadījumus, ka šāds klients, uzliekot bateriju, par to elektrības tirgotāju neinformē, sāk pats nodarboties ar elektrības nodošanu tīklā, bet mums veidojas nebalanss – pēkšņi redzam, ka klients, piemēram, naktī enerģiju nevis pērk, bet to pārdod, kas ir netipiska ražošana.

Tāda pašdarbība nodara zaudējumus enerģijas tirgotājam, jo esam saplānojuši citus piegādes apjomus, neparedzot to, ka naktī elektroenerģija tiks nodota tīklā, ja lietotājam ir saules paneļi. Tirgotājiem visi plāni – gan par viņa portfelī saražoto, gan patērēto elektroenerģiju – dienu iepriekš jāiesniedz "Augstsprieguma tīklam". Viss, kas ir ārpus šiem plāniem, ir nebalanss, par ko mums jāmaksā. Piemēram, ja privātpersona no baterijas ir izlādējusi tīklā elektrību periodā, piemēram, par biržas cenu 200 EUR/MWh, tad no mums kā tirgotāja "Augstsprieguma tīkls" to iepērk par pavisam citu – balansēšanas elektroenerģijas – cenu, un, ja starpība ar biržas un balansēšanas cenu ir negatīva, tas mums kā tirgotājam rada zaudējumus, mēs maksājam gan par novirzi, gan sedzam cenas starpību.

Lai nebūtu pārpratumu – arī kā tirgotājs mēs esam tikai par to, lai atjaunīgā veidā saražotā elektroenerģija būtu izmantota pēc iespējas efektīvāk.

Taču, ja gribi pelnīt, jāreģistrējas kā elektroenerģijas ražotājam, jākļūst par juridisku personu. Privātpersona nav elektrības ražotājs, bet lietotājs, un arī mūsu valstī šajā jomā noteiktā kārtība paredz, ka bateriju uzstādīšanas mērķis mājsaimniecībās ir pašu saražoto elektroenerģiju uzkrāt un izmantot pašpatēriņam, nevis ar to pelnīt, uzkrājot no tīkla un nododot tīklā, vai izmantot spekulācijām ar biržas cenām," jaunu tendenci privātās sadarbības sektorā iezīmē Linda Popova. Elektroenerģijas tirdzniecības uzņēmuma pārstāve tomēr arī uzsver, ka situācija ir ātri un viegli labojama, ja mikroģenerācijas īpašnieki savas darbības saskaņo – tad pārpratumu un problēmu nevienai pusei vairs nav. Lai arī tāda aina izklausās pārāk ideālistiska, esot tomēr vērojams, ka arī šis tirgus sektors attīstās un mācās.

"Šādu pelnīt gribošu mājsaimniecību procents vēl ir mazs, tādēļ neviens īpaši to neizceļ. Lielie enerģijas ražotāji un tirgotāji, piemēram, "Latvenergo", "Enefit" vai "Ignitis", to faktiski nejūt, taču agri vai vēlu tas notiks. Arī mums pagaidām tas īpaši netraucē, taču to saku no mājsaimniecības, elektrības lietotāja perspektīvas – pašdarbība var beigties ātri vai tirgotājs piemēros augstākas maksas gan par patērēto, gan saražoto daļu, tā kā šādas darbības rada papildu balansēšanas izmaksas.

Arī kaimiņos, Lietuvā un Igaunijā, esot vērojamas līdzīgas tendences. Lai situāciju mainītu un vienkāršotu, nozarē iesaistītajiem esot jau pieejamas kopējas digitālās platformas, kur var pieslēgt savas saules paneļu stacijas, legāli iesaistoties kopējos tīkla noslodzes algoritmos un parku darbības saskaņotā vadībā.

Kas pa elektrības vadiem plūst tagad?

"Visa tīklā pieejamā elektrība, kas plūst pa vadiem un kabeļiem, protams, nav zaļa. Kamēr Eiropas regulas, likumi un normatīvie akti vēl nenosaka, ka par zaļās enerģijas iegādi uzņēmumiem būtu kādas atlaides vai atvieglojumi, klienti parasti izvēlas pirkt lētāko. Taču ir arī tādi klienti, kuri izvēlas tieši zaļo, no atjaunīgajiem avotiem saražoto enerģiju. Līdz šim pārsvarā tie bija starptautiskie uzņēmumi, jo ES mērogā jau ir atsevišķas nozares, kur cita veida enerģiju izmantot nevar. Pēdējā laikā arvien vairāk to izvēlas arī vietējie, ieskaitot "Viršu" grupas uzņēmumus. Parasti tas ir zīmola jautājums," vēl kādu tendenci iezīmē Linda Popova.

Zaļās elektrības lietošanu pierāda izcelsmes apliecinājumi (IA). Latvijā tos izsniedz un uzskaita "Augstsprieguma tīkls". Šos IA var pārdot atsevišķi, un tāpēc šāda elektroenerģija kopā ar IA esot mazliet dārgāka. Tirgotāji to pērkot no ražotājiem vai biržas brokeriem tāpat kā jebkuru citu preci. Esot arī tādi klienti, kam interesējot tikai saules vai vēja, vai arī tikai Latvijā saražotā atjaunīgā enerģija. Pastāvot dažādi zaļās elektroenerģijas IA veidi – ko klienti prasa, to tirgotāji arī iepērkot.

Visas prognozes liecina, ka zaļās enerģijas tirdzniecības apjomi tikai augs un pieprasījuma nodrošināšanā arvien lielāka loma ražotāju pusē būs arī uzkrāšanas baterijām.

Sava enerģija

Foto: Latvijas Mediji

Mediju atbalsta fonda ieguldījums no Latvijas valsts budžeta līdzekļiem. Par publikācijas saturu atbild "Latvijas Mediji".