Co dalej z rozwojem polskiej technologii magazynów energii?

Ponad rok temu z inicjatywy Ministerstwa Klimatu i Środowiska cztery uczelnie wyższe - Akademia Górniczo-Hutnicza, Uniwersytet Jagielloński, Politechnika Warszawska i Uniwersytet Warszawski - wraz ze spółkami Skarbu Państwa (PKN Orlen SA, Grupą Azoty SA, KGHM Polska Miedź SA i PGE Polską Grupą Energetyczną SA) podpisały list intencyjny "O współpracy na rzecz rozwoju polskiej technologii ogniw sodowo-jonowych przeznaczonych do elektrochemicznego magazynowania energii". Po zmianie rządu, w styczniu br. sygnatariusze listu zwrócili się do premiera i odpowiednich ministrów z apelem o kontynuowanie tych działań. Według nieoficjalnych informacji Ministerstwo Klimatu i Środowiska nie ma jednak takiej intencji. Spotkanie stron w tej sprawie było kilkakrotnie przekładane. W tej chwili planowane jest na początku lipca.

O celach tego przedsięwzięcia i argumentach za jego kontynuacją Grzegorz Jasiński rozmawiał z prof. dr hab. inż. Janiną Molendą, Kierownik Katedry Energetyki Wodorowej Wydziału Energetyki i Paliw AGH oraz dr hab. Marcinem Molendą, prof. UJ, Kierownikiem Zespołu Technologii Materiałów i Nanomateriałów Zakładu Technologii Chemicznej, Prezesem Rady Konsorcjum Elektrochemicznego Magazynowania Energii "PolStorEn".

W odpowiedzi na pytanie RMF FM Ministerstwo odpowiada, że w III kwartale 2023 r. został złożony wniosek do NCBR o uczestnictwo w projekcie zamawianym "Nowoczesne technologie magazynowania energii elektrycznej". Wskazany konkurs oczekuje na pozytywne rozpatrzenie finansowania z Ministerstwa Funduszy i Polityki Regionalnej. Opracowany został również harmonogram prac, a także podział zadań i odpowiedzialności w projekcie. Jest również opracowywane wstępne studium wykonalności. Aktualnie nadal trwają poszukiwania finansowania na realizację projektu. Obecnie dalsza realizacja projektu jest rozważana i konieczna jest dalsza analiza w tej sprawie.

GJ: Pani profesor, panie Profesorze, już ponad rok temu został podpisany list intencyjny - i tu zacytuję - "o współpracy na rzecz rozwoju polskiej technologii ogniw sodowo-jonowych przeznaczonych do elektrochemicznego magazynowania energii". Wyjaśnijmy, o co tu chodzi.

Prof. Marcin Molenda: Rzeczywiście, rok temu został podpisany list intencyjny między czterema największymi spółkami Skarbu Państwa i czterema polskimi najlepszymi uczelniami. Miał na celu opracowanie technologii magazynowania energii w oparciu o polskie rozwiązania, polskie technologie i jednocześnie takie technologie, które nie wymagają krytycznych surowców, bazujące na łatwo dostępnych surowcach, jak lit, sód, żelazo, mangan, nikiel. Materiały, które nie są problematyczne do zdobycia, a jednocześnie zapewniają rozwój technologii, która może posłużyć do magazynowania energii. A to z kolei jest niezbędne do transformacji energetycznej, gdyż korzystanie ze źródeł odnawialnych wymaga czasowego buforowania tej energii, czy też bilansowania mocy.

Powiedzmy, kto jest, był w to zaangażowany - między innymi Orlen, KGHM, Azoty, PGE, a ze strony uczelni wyższych z Krakowa AGH i Uniwersytet Jagielloński, a z Warszawy - Politechnika i Uniwersytet. Co się stało z tym listem intencyjnym? On ostatecznie nie został parafowany.

MM: Samo przedsięwzięcie narodziło się na kanwie inicjatywy Ministerstwa Klimatu i Środowiska i w zasadzie od podpisania tego listu prace nad tym w naszym nieformalnym konsorcjum trwały tak, aby opracować harmonogram rzeczowo-finansowy przedsięwzięcia. Pojawiły się opóźnienia ze względu na okres wyborczy i w zasadzie po ukonstytuowaniu się nowego rządu rektorzy uczelni skierowali apel do rządu i do najważniejszych ministerstw w sprawie kontynuowania prac na rzecz rozwoju technologii magazynowania energii. Uczelnie uzyskały jedynie lakoniczną odpowiedź, że temat zostaje przekazany do Ministerstwa Klimatu i Środowiska i w zasadzie od początku lutego do chwili obecnej nie ma żadnych działań i żadnej informacji zwrotnej. Natomiast oczywiście my cały czas pracujemy w konsorcjum, spotykamy się regularnie, ale na chwilę obecną wygląda, że temat nie będzie kontynuowany.

Proszę mi powiedzieć, dlaczego to jest tak ważne? Pan profesor wspomniał już o tym, ale powiedzmy to tak, żeby to wybrzmiało - magazyny energii są tak naprawdę konieczne dla zielonej transformacji energetycznej.

Prof. Janina Molenda: Strategicznym celem dla Polski w dobie transformacji energetycznej powinna być możliwość wytwarzania własnych baterii i wytworzenia własnych magazynów do magazynowania energii ze źródeł odnawialnych. Bez własnych magazynów transformacja nie powiedzie się. Magazynowanie wodoru, jak to się proponuje, jest ekonomicznie nieopłacalne. Trzeba podkreślić, że w Polsce jest potężny potencjał naukowo-technologiczny w obszarze ogniw litowych i sodowych. I ogromne jest moje zdziwienie, że ten potencjał jest w Polsce marnotrawiony. Posiadamy własne opracowania na wszystkie komponenty dla ogniw litowych i sodowych, bazujące na polskich surowcach i własnych patentach. Są to technologie konkurencyjne dla świata i w Polsce nie ma żadnego zainteresowania ze strony rządzących.

Kiedy ten list intencyjny powstawał, to oczywiście był pewnego rodzaju apel do władz państwowych o skierowanie na ten projekt konkretnych pieniędzy. Proszę mi powiedzieć, o jakiej skali pieniędzy mówimy, jakie byłyby potrzebne i kiedy realnie można by było się spodziewać już jakiś konkretnych wyników opracowywania tej technologii, a wreszcie jej wdrażania?

MM: Z naszych opracowań wynika, że pierwszy etap projektu, czyli tzw. proof of concept, wymaga finansowania na poziomie 20 mln zł. I tutaj przechodzimy do etapu drugiego, gdzie jest budowany pilotaż i kwota pilotażu to jest w granicach 180 mln złotych. Więc całość przedsięwzięcia, w ramach którego jesteśmy w stanie wyprodukować demonstratory produktu, demonstratory technologii, jest na poziomie 200 mln złotych. Skala czasowa to jest w granicach do 5 lat, łącznie z pilotażem. Natomiast "proof of concept" to potwierdzenie w skali dwóch lat. Więc to jest relatywnie szybko ze względu na to, że posiadamy duże doświadczenie, ponad 30-letnie, w zakresie opracowania technologii na potrzeby magazynowania energii, przede wszystkim technologii ogniw litowo-jonowych i sodowo-jonowych. To oczywiście minimalizuje ryzyko, które przy takim przedsięwzięciu zawsze jest obecne. Natomiast ja bym tu jeszcze jedną rzecz dodał. W przypadku transformacji energetycznej, kiedy nasz miks energetyczny będzie się składał ze stabilnych źródeł, takich jak energia z atomu - jeżeli będzie - czy też energia z gazu ziemnego, bo na tym etapie to jest to jest najbardziej ekologiczne rozwiązanie, mimo że jest to paliwo kopalne, korzystanie ze źródeł odnawialnych wymaga buforowania i bilansowania energii. Tutaj pojawia się pytanie, czy jeżeli magazynowanie energii będzie jednym ze składników tej transformacji energetycznej, można pozwolić sobie, żeby tak kluczowy element był kupowany z zagranicy, od dostawców których do końca nie jesteśmy pewni? To jest prosty sposób uzależnienia się od jakiejś technologii, jakiegoś rozwiązania. Tutaj chyba jest zbyt duże ryzyko, żeby pozwolić sobie na takie uzależnienie, bo to będzie przypominać uzależnienie się od surowców energetycznych. Tak jak było do tej pory.

JM: Mieliśmy ogromne nadzieje w związku z funduszem Krajowego Planu Odbudowy. Większość krajów europejskich planuje budowę fabryk ogniw litowych i sodowych. Niemcy planują gigafabrykę ogniw sodowych do 2030 roku. W dobie zagrożenia wojennego, w jakim w tej chwili jesteśmy, powinniśmy bazować na energetyce rozproszonej i właśnie inwestować w energię odnawialną i magazynowanie elektrochemiczne, bo jest to najbardziej opłacalna ekonomiczna metoda magazynowania energii.

Tak naprawdę taki magazyn energii powinien towarzyszyć każdej instalacji odnawialnej energii, czyli wiatrakom albo instalacji fotowoltaicznej. Praktycznie każdy powinien mieć go w domu.

MM: Dokładnie tak. Gdyby programy finansujące rozwój fotowoltaiki w Polsce były w inny sposób skonstruowane i nakładały nacisk na równoczesne montowanie magazynów energii wraz z instalacją fotowoltaiczną, nie mielibyśmy tego problemu, który jest obecnie z nadwyżką energii, której sieci przesyłowe nie są w stanie odzyskać. Ostatnie wypowiedzi prezesa Polskich Sieci Energetycznych wprost wskazują, że bez magazynów energii ta transformacja energetyczna się nie powiedzie, będzie nieefektywna i droga. To będzie skutkować tym, że energia dla konsumenta końcowego będzie też droga.

O ogniwach litowo-jonowych mniej więcej wszyscy wiedzą, mamy je w telefonach, mamy je - jeśli ktoś posiada - w samochodach elektrycznych. O ogniwach sodowo-jonowych mówi się mniej. Jak rozumiem, to nie jest jeszcze technologia do końca dopracowana. Jakie ma przewagi? Jakie daje szanse?

JM: Ogniwa sodowe pracują na zasadzie podobnej jak ogniwa litowe. Są pewne różnice wynikające z różnic właściwości chemicznych sodu i litu. Jony sodu mają większe rozmiary i powodują większe rozpychanie sieci krystalicznej. W związku z tym ma nieco gorsze parametry, jeśli chodzi o gęstość energii, grawimetryczną i wolumetryczną. Na pewno ogniwa litowe będą miały zastosowanie tam, gdzie potrzebna jest maksymalizacja gęstości energii, czyli w przenośnej elektronice czy samochodach. Natomiast dla stacjonarnych zastosowań, takich jak magazynowanie energii odnawialnej, czy bilansowanie i uelastycznienie konwencjonalnych elektrowni, jak najbardziej ogniwa sodowe znajdą swoje zastosowanie, gdyż rozmiary tych magazynów energii, które stoją na wolnym powietrzu, obok farm wiatrowych czy słonecznych, nie mają znaczenia.

Jak możemy sobie to wyobrazić? Bo wspomnieliście państwo o tym, że - powiedzmy - każdy powinien mieć taki magazyn energii w domu, jeśli ma np. instalację fotowoltaiczną. Dla pojedynczego domu wielkość tego magazynu byłaby na poziomie - bo ja wiem - walizki lub pralki. Jak sobie to wyobrazić?

MM: Dla typowego domu jednorodzinnego, który ma średnie zużycie dobowe na poziomie 15 kilowatogodzin na dobę, taki magazyn zapewniający całkowite uniezależnienie od sieci na wypadek awarii czy też jakichś uszkodzeń łączy to jest magazyn wielkości - powiedzmy - do 10-15 kilowatogodzin, czyli rozmiar małej pralki automatycznej. To oczywiście zależne jest od tego, jak taki magazyn jest skonstruowany, ale jest to urządzenie relatywnie niewielkie, jeżeli mówimy o gabarytach. Dla domu jednorodzinnego to nie jest duże urządzenie, natomiast zapewnia całkowitą samowystarczalność w okresie jesienno-letnim. Natomiast wiadomo, że podczas zimy te niedobory energii będą musiały być uzupełniane z sieci. Niemniej jednak taki magazyn znacząco zmniejsza obciążenie sieci przesyłowych, gdyż nie będą musiały odbierać tych nadwyżek w takiej ilości, jak do tej pory.

Jeżeli patrzymy na obecną sytuację, obecne ceny i możliwy rozwój tej technologii, to o jakich cenach takiego magazynu energii dla prywatnego odbiorcy mówimy? Ile to jest tysięcy złotych?

MM: To zależy oczywiście od konkretnego producenta, do którego będziemy się porównywać, ale tutaj szacujemy, że na tych technologiach sodowo-jonowych magazyny nie powinny być droższe niż aktualne magazyny litowo-jonowe. Tutaj szacuję, że magazyn na poziomie 5 kilowatogodzin mamy w granicach 10 do 15 tysięcy złotych. Mówimy o cenie rynkowej oczywiście, bo tutaj różne rozwiązania i dodatkowe funkcjonalności na różne sposoby są wyceniane. Więc to jest taki poziom rynkowy, który jest jednocześnie akceptowalny. Gdyby były również odpowiednio ukierunkowane dopłaty do takich magazynów, łącznie z instalacją fotowoltaiczną, to byłoby to zdecydowanie efektywniejsze z punktu widzenia funkcjonowania sieci przesyłowych z instalacjami OZE.

Co istotne, to tak naprawdę system tych magazynów energii jest po pierwsze konieczny, a poza tym on całkowicie współgra z ogólną tendencją dotyczącą właśnie odchodzenia od paliw kopalnych i budowy systemu, który byłby zielony, samowystarczalny. Z jednej strony pewne źródła energii, czyli np. elektrownie jądrowe, z drugiej strony możliwość przechowywania tej energii, którą zbierają nam wiatraki, zbierają nam instalacje fotowoltaiczne. Skąd zdaniem pani profesor taka rezerwa wobec tej technologii? Pani to rozumie?

JM: Nie rozumiem i nieraz się nad tym zastanawiałam, bo wydaje mi się, że wynika to z tego, iż ludzie decydujący o konkretnych rozwiązaniach nie znają tego problemu. Wydaje mi się, że jeśli mówią o magazynowaniu energii, to chętnie uciekają w wodór, bo przemysł chemiczny jest w Polsce wysoko rozwinięty. Stąd znają, jakie są zagrożenia, jak się obchodzić z wodorem i uważają, że wodór to będzie panaceum na rozwiązanie problemów energetycznych. Niestety nie będzie, bo nie jest to rozwiązanie ekonomiczne. Magazynowanie energii pochodzącej z energii słonecznej czy wiatrowej, poprzez elektrolizę wody do wodoru, wymaga magazynowania wodoru, co jest problemem samym w sobie. Magazynowanie wodoru w kawernach geologicznych będzie go zanieczyszczało gazami istniejącymi w skałach. Oczyszczanie wodoru jest bardzo drogie. Potem trzeba go przez system ogniw paliwowych, które wymagają czystego wodoru. One też mają ograniczoną sprawność. W związku z tym te wszystkie sprawności poszczególnych procesów konwersji się przemnażają i efektywnie jest to nieopłacalne ekonomicznie. Natomiast magazynowanie elektrochemiczne jest z wysoką efektywnością powyżej 90-kilku procent i jest to jednostopniowa zamiana energii chemicznej w elektryczną i odwrotnie. W związku z tym jedyna metoda na efektywne wykorzystanie energii odnawialnej, wiatrowej czy słonecznej to magazynowanie energii w ogniwach, najlepiej w sodowych, bo surowiec jest dostępny.

Co dalej w takim razie? Czy jest możliwe realizowanie tego projektu bez udziału państwa, ale na przykład z udziałem firm państwowych, które w zeszłym roku deklarowały zainteresowanie? Czy to jest nierealne?

MM: To może być realne. Natomiast ja bym jeszcze wrócił do jednej kwestii. W zasadzie w Polsce brakuje spójnej strategii energetycznej. I to jest pewien problem, bo różne agencje, w tym również rządowe, czy też firmy opracowują swoje własne strategie, tylko niestety one nie są skoordynowane. Tak naprawdę więc one są z punktu widzenia danego podmiotu opracowane, nie mają działania globalnego, a w przypadku takiej gospodarki jak polska powinno być coś, co jest ponad wszystkimi rozwiązaniami, czyli spójna strategia transformacji energetycznej dla Polski, gdzie określone obszary byłyby odpowiednio zagospodarowane, wskazane, które są istotne dla zachowania strategicznego bezpieczeństwa energetycznego. I wtedy pojawiłyby się wątki biznesowe dla poszczególnych firm państwowych, które będą się w to zaangażować. Po liście intencyjnym rzeczywiście wyglądało na to, że taka inicjatywa będzie miała kontynuację. Natomiast na chwilę obecną wygląda na to, że Ministerstwo Klimatu i Środowiska nie jest zainteresowane, aby to przedsięwzięcie kontynuować.

JM: Ministerstwo Klimatu i Środowiska wprost oświadczyło, że nie zamierza kontynuować tego projektu, którym się zajmujemy od kilku lat i w zasadzie wszelkie działania spółek Skarbu Państwa to była tylko pozoracja działań. Zajmowaliśmy się tym przez sześć lat i dalej jesteśmy w punkcie wyjścia.

Czy jakieś inne ministerstwo, na przykład takie, które ma rozwój w nazwie, mogłoby wykazać się zainteresowaniem? Czy jakiekolwiek sygnały państwo otrzymujecie, czy nic?

MM: Rektorzy uczelni w tym swoim apelu ze stycznia skierowali ten apel do siedmiu ministerstw, w tym również do Kancelarii Prezesa Rady Ministrów. Więc tutaj wszystkie ministerstwa kluczowe dla tego przedsięwzięcia miały informacje na temat tych działań. Natomiast sprawa została przekazana do Ministerstwa Klimatu i Środowiska, przy czym również Ministerstwo Aktywów Państwowych do spółek Skarbu Państwa wysłało zapytanie odnośnie zasadności kontynuowania działań. Odpowiedź ze spółek była pozytywna. Natomiast na chwilę obecną uczelnie nie dostały żadnej oficjalnej informacji zwrotnej, która by dotyczyła tego przedsięwzięcia czy ewentualnej kontynuacji. Z informacji nieoficjalnych, nie ma takiej intencji, aby kontynuować przedsięwzięcie.

Na razie jednak jesteście Państwo formalnie umówieni na spotkanie.

MM: Tak, jesteśmy umówieni na spotkanie. Przy czym to spotkanie już kolejny raz jest przekładane, więc trudno powiedzieć, czy dojdzie do skutku.