Jak mikrosieci wspierają bezpieczeństwo energetyczne?

Mikrosieć (ang. microgrid) to lokalny, zintegrowany system energetyczny, który może pracować zarówno w połączeniu z siecią elektroenergetyczną, jak i w trybie wyspowym, czyli całkowicie samodzielnie. Mikrosieć integruje różne źródła wytwarzania energii – takie jak instalacje fotowoltaiczne, układy kogeneracyjne (w tym biogazowe), magazyny energii czy turbiny wiatrowe – oraz odbiorców, tworząc elastyczną strukturę zarządzaną przez nadrzędny system EMS (Energy Management System).

Najważniejszą cechą mikrosieci jest zdolność do automatycznego bilansowania lokalnej produkcji i zużycia oraz zapewnienia ciągłości zasilania nawet w sytuacji awarii centralnej sieci.

Mikrosieci powstały jako odpowiedź na potrzebę zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego i stabilności dostaw, ale przez lata ich rola znacznie się rozszerzyła. Obecnie służą między innymi do:

• zwiększania odporności zakładów przemysłowych na przerwy w dostawie energii,
• redukcji kosztów zakupu energii poprzez wykorzystanie tańszej produkcji własnej,
• stabilizacji pracy instalacji OZE dzięki magazynom energii,
• poprawy jakości energii elektrycznej i utrzymania stabilnych parametrów dostaw,
• osiągania celów środowiskowych oraz zmniejszenia śladu węglowego.

W centrum mikrosieci znajduje się system zarządzania energią, który analizuje bieżące i prognozowane zapotrzebowanie odbiorców, dostępność źródeł wytwórczych oraz poziom energii w magazynach. Na tej podstawie EMS decyduje, z jakich źródeł powinna korzystać infrastruktura w danym momencie.

W praktyce mikrosieć może w ciągu jednej doby wielokrotnie zmieniać tryb pracy np. w ciągu dnia wykorzystywać energię z fotowoltaiki, a w szczycie popołudniowym (kiedy wielu odbiorców, w tym gospodarstwa domowe, korzysta z dużych ilości energii) wesprzeć się magazynem energii lub kogeneracją. Gdy warunki są sprzyjające, mikrosieć redukuje pobór z sieci zewnętrznej, a w sytuacjach krytycznych może całkowicie się od niej odłączyć.

Dobór technologii zależy od charakteru zakładu, profilu zużycia i dostępności nośników energii. Najczęściej stosowane rozwiązania to:

• Fotowoltaika (PV) – źródło energii o niskich kosztach eksploatacji, dobrze współpracujące z magazynami energii,
• Kogeneracja lub trigeneracja – stabilne źródło prądu i ciepła, kluczowe tam, gdzie wymagane jest wysokie bezpieczeństwo energetyczne; trigeneracja dodatkowo dostarcza chłód,
• Biogaz/biometan – stabilne, dyspozycyjne źródło energii oparte na paliwie lokalnym, dobrze integrujące się z układami kogeneracyjnymi,
• Magazyny energii – zwiększają elastyczność mikrosieci, pozwalają bilansować zmienność OZE i przechowywać nadwyżki energii,
• Turbiny wiatrowe – stosowane tam, gdzie warunki wiatrowe są stabilne; stanowią uzupełnienie dla instalacji fotowoltaicznych,
• Systemy sterowania i automatyki (EMS, SCADA) – mózg całej instalacji, odpowiedzialny za optymalizację kosztową i techniczną pracy mikrosieci.

Odnośnie wykorzystania odnawialnych źródeł do produkcji energii dla obiektu przemysłowego, wiele zakładów obserwuje problem zmienności produkcji (zależnej od warunków atmosferycznych) - szczególnie tyczy się to popularnej fotowoltaiki. Mikrosieć pozwala zintegrować OZE z magazynami energii, co zwiększa autokonsumpcję prądu i poprawia okres zwrotu projektu. Wysoki udział energii z kogeneracji i OZE obniża też ślad węglowy zakładu i ułatwia spełnianie wymogów ESG, a to staje się coraz ważniejsze z perspektywy łańcuchów dostaw.

Mikrosieci są zaawansowanymi systemami, które wymagają precyzyjnego zaplanowania i zarządzania, a ich główne wady to:

• wysokie koszty inwestycyjne, szczególnie przy dużej mocy i magazynach energii,
• złożoność projektowania, ponieważ nieprawidłowy dobór technologii może obniżyć efektywność systemu,
• konieczność zaawansowanego zarządzania – mikrosieć wymaga profesjonalnego sterowania i integracji wielu elementów,

Ryzyka te są jednak coraz łatwiejsze do ograniczenia dzięki rozwojowi technologii oraz większej dostępności usług konsultingowych w zakresie projektowania i eksploatacji mikrosieci.

W wielu przypadkach – tak. Opłacalność zależy jednak od kilku czynników, w tym:

• profilu zużycia energii,
• kosztu paliw (gaz dla kogeneracji, dostępność OZE),
• cen energii na rynku i taryf dystrybucyjnych,
• możliwości wykorzystania ciepła z kogeneracji.

Dobrze zaprojektowana mikrosieć pozwala obniżyć koszty energii poprzez redukcję poboru energii w godzinach najwyższych cen, wykorzystanie taniej produkcji własnej, ograniczenie opłat sieciowych, czy zwiększenie autokonsumpcji energii z OZE. W przypadku zakładów energochłonnych różnica kosztowa może być znacząca, szczególnie gdy mikrosieć opiera się na kogeneracji i magazynach energii umożliwiających pracę w trybie optymalizacji kosztowej.

Lokalne bilansowanie zużycia i produkcji energii odciąża sieć elektroenergetyczną, zmniejsza ryzyko przeciążeń infrastruktury oraz ogranicza skalę skutków ewentualnych awarii. W sytuacji rosnącego udziału źródeł odnawialnych mikrosieci pomagają także wyrównywać różnice w produkcji energii, które mogą destabilizować pracę systemu. Dzięki temu stają się ważnym elementem modernizacji polskiej energetyki i poprawy jej odporności na czynniki zewnętrzne.

Z punktu widzenia przedsiębiorstw wdrożenie mikrosieci oznacza nie tylko niezależność od sieci, ale również realne wzmocnienie bezpieczeństwa energetycznego. Zakład z własnym systemem wytwarzania i magazynowania energii jest mniej podatny na zakłócenia w dostawach, na nagłe skoki cen oraz na ryzyko związane ze stanem sieci dystrybucyjnej. Mikrosieć pełni więc rolę „lokalnej tarczy ochronnej” - zwiększa odporność, stabilizuje ceny oraz wspiera realizację długoterminowych strategii energetycznych i środowiskowych. Dzięki temu staje się rozwiązaniem, które łączy bezpieczeństwo, efektywność i przewidywalność - trzy najważniejsze elementy nowoczesnego zarządzania energią w przemyśle.