Jednostavan posao ili složena inženjerska disciplina?

piše: Željko Rendulić, General manager at Duplico

Potaknut nedavnim obilaskom sajma 'Green Energy', osjetio sam potrebu podijeliti zapažanja koja nadilaze blještavilo impresivnih prezentacija i opipljiva entuzijazma. U razgovorima s izlagačima i posjetiteljima postalo je jasno da se kompleksnost baterijskih sustava za pohranu energije (engl. battery energy storage systems –​ BESS) često podcjenjuje. Dominira narativ jednostavnosti: 'Samo trebate zatražiti izmjenu energetske suglasnosti i sve je riješeno, pogotovo ako nema zahtjeva za povećanjem priključne snage.' Korisnik bi, zaveden takvom jednostavnošću, lako mogao donijeti odluku o investiciji bez potpunog razumijevanja njezinih stvarnih implikacija. No, je li uistinu tako lako?

Iako je tržište preplavljeno ponudama, a regulatorni put se na prvi pogled čini jednostavnim, implementacija baterijskog sustava je sve samo ne laka. Ona zahtijeva multidisciplinarni pristup – od preciznog proračuna kapaciteta preko dubinskog poznavanja elektroenergetike, automatike i informacijskih tehnologija do kontinuiranog održavanja i, iznad svega, poštovanja sigurnosnih standarda i lokalnih mrežnih pravila. Stoga, važno je zapamtiti: bateriju ne može prodavati svatko, jer implementacija baterijskog sustava uistinu nije jednostavan posao. Evo zašto.

1. Skrivena kompleksnost iza energetske suglasnosti

Iako je ishođenje energetske suglasnosti nužan prvi korak, on je tek vrh sante leda. Postavlja se niz ključnih pitanja koja se rijetko spominju na promotivnim štandovima:

Protupožarna sigurnost: Što je s protupožarnim elaboratom?

Inženjerski proračuni: Tko odgovara za proračune zaštita, dimenzioniranje presjeka kabela i vodiča i osiguravanje selektivnosti sukladno normi HRN HD 60364?

Kvaliteta električne energije: Kako se upravlja elektromagnetskom kompatibilnošću te kompenzacijom i uklanjanjem viših harmonika, koji su neizbježna posljedica instalacije baterijskih invertera?

Baterijski sustav nije samo 'kutija' koja se spoji na mrežu. To je kompleksan elektrokemijski i elektroenergetski sustav čija implementacija zahtijeva dubinsko inženjersko znanje i poštovanje strogih sigurnosnih standarda, poput HRN EN IEC 62619:2022. Taj standard definira sve, od minimalnih udaljenosti i protupožarnih barijera preko sustava za gašenje požara do ventilacije i planova za hitne situacije.

2. Energetski potencijal: Usporedba 500 kWh Baterije i TNT-a

Da bismo dočarali golemi energetski potencijal koji se krije u baterijama, napravimo usporedbu. Kolikom energetskom ekvivalentu u kilogramima TNT-a odgovara baterijski sustav od 500 kWh?

Iako postoji više metoda za izračun, jedna od najčešće korištenih temelji se na ukupnoj pohranjenoj energiji. Iako ne uzima u obzir efikasnost konverzije u eksploziju, daje dobru predodžbu o redu veličine.

Metoda izračuna:

Pretvorba kapaciteta baterije iz kWh u Megadžule (MJ):
Energija (MJ) = Energija (kWh) x 3,6
Izračun ekvivalenta TNT-a:
Ekvivalent TNT (kg) = Energija (MJ)/4.184 MJ/kg (gdje je 4.184 MJ/kg približna energetska gustoća TNT-a)

Izračun za sustav od 500 kWh:
500 kWh x 3,6 = 1,800 MJ
1,800 MJ/4.184 MJ/kg ≈ 430 kg TNT-a

Realističnije procjene, koje uzimaju u obzir da se samo dio energije oslobađa na eksplozivan način tijekom nekontroliranog termičkog bijega (thermal runaway), govore o 50 do 100 kg TNT ekvivalenta. Čak i s takvom konzervativnom procjenom, govorimo o ogromnoj količini energije koncentriranoj na malom prostoru, što zahtijeva najvišu razinu sigurnosnih mjera.

3. Važnost kontinuiranog održavanja

Jednom instaliran, baterijski sustav nije rješenje tipa 'instaliraj i zaboravi'. Kontinuirano i stručno održavanje ključno je za njegovu dugovječnost, sigurnost i optimalan rad. Razlozi su višestruki:

Sigurnost: Redovitim pregledima identificiraju se i otklanjaju potencijalni rizici poput labavih spojeva, oštećenja izolacije ili problema sa sustavom hlađenja, koji mogu dovesti do pregrijavanja i termičkog bijega.

Performanse: Praćenjem stanja ispravnosti (state of health – SOH) baterijskih ćelija osigurava se da sustav isporučuje deklarirani kapacitet i snagu. Degradacija baterije je neizbježna, ali pravilnim se upravljanjem može znatno usporiti.

Pouzdanost: Održavanje softvera, uključujući sigurnosne zakrpe i ažuriranja algoritama za upravljanje, osigurava da sustav radi efikasno i otporno na vanjske prijetnje.

Jamstvo: Proizvođači opreme valjanost jamstva često uvjetuju redovitim i certificiranim održavanjem.

Zanemarivanje održavanja ne samo da smanjuje povrat investicije, već izravno ugrožava sigurnost ljudi i imovine.

4. Režimi rada baterijskih sustava

Baterijski sustavi mogu raditi u više operativnih režima, ovisno o ciljevima korisnika, energetskom profilu objekta i tržišnim uvjetima. Najčešći modeli su:

Arbitražni model: Baterijski sustav se puni u razdobljima nižih cijena energije (noću), a energija se upotrebljava tijekom skupljeg dijela dana. Taj model primjenjuje se u objektima s izraženom razlikom između niže i više tarife.

Punjenje viškom iz fotonaponske elektrane: Baterija preuzima energiju iz fotonaponske elektrane kada trenutačna proizvodnja premašuje internu potrošnju objekta. Koristi se za povećanje vlastite potrošnje i smanjenje preuzimanja energije iz mreže.

Smanjenje vršne snage (peak shaving): Baterija se aktivira samo u trenucima kada bi potrošnja premašila definirani prag snage. Primjenjuje se kod pogona s velikim kratkotrajnim opterećenjima ili ondje gdje je vršna snaga velik trošak.

Kombinacija više režima rada: Napredni Sustav za upravljanje energijom (energy management system –​ EMS) u realnom vremenu donosi odluke o punjenju, pražnjenju ili mirovanju baterije. EMS obrađuje podatke o potrošnji, proizvodnji, tarifama i ograničenjima mreže te optimira rad sustava unutar zadanih tehničkih parametara.

5. Specifičnosti zahtjeva mikromreža

Kada baterijski sustav postane dio mikromreže (lokalne energetske mreže koja može raditi neovisno o glavnoj mreži), kompleksnost eksponencijalno raste. Mikromreža zahtijeva sofisticirani EMS koji u stvarnom vremenu balansira proizvodnju iz različitih izvora (solari, vjetar), potrošnju i stanje baterije. Osiguravanje stabilnosti napona i frekvencije iznimno je zahtjevan inženjerski zadatak.

6. Softver: Mozak operacije u oblaku

Posebnu pozornost treba obratiti na softver koji upravlja radom sustava. Često je riječ o naprednim platformama zasnovanim na umjetnoj inteligenciji (AI) i strojnom učenju, koje se izvršavaju na poslužiteljima u oblaku (cloud), smještenim u dalekim zemljama. To otvara niz ozbiljnih pitanja:

Kibernetička sigurnost: Tko štiti sustav od hakerskih napada i neovlaštenog preuzimanja kontrole nad energetskom infrastrukturom?

Latencija: Može li kašnjenje u komunikaciji s udaljenim poslužiteljem ugroziti stabilnost mikromreže u ključnim milisekundama?

Pouzdanost i ovisnost: Što se događa u slučaju prekida usluge davatelja usluge u oblaku ili gubitka internetske veze?

Suverenitet podataka: Tko je vlasnik osjetljivih podataka o proizvodnji i potrošnji energije i tko im sve ima pristup?

Oslanjanje na ključnu infrastrukturu čiji se 'mozak' nalazi izvan nacionalne jurisdikcije strateški je rizik koji se ne smije zanemariti.

7. Polazna točka: Proračun kapaciteta i analiza povrata investicije

Prije bilo kakve odluke o kupnji apsolutni početak svakog projekta mora biti detaljan proračun potrebnoga kapaciteta i analiza povrata investicije (ROI). Kupnja prevelike baterije znači nepotrebno zarobljen kapital, a premala baterija neće ispuniti očekivanja i energetske potrebe.

U tu svrhu razvijeni su specijalizirani softverski alati koji omogućavaju preciznu optimizaciju baterijskog sustava. Na temelju 15-minutnih očitanja potrošnje, takvi alati modeliraju rad sustava i pronalaze optimalnu veličinu baterije koja će osigurati najbrži povrat investicije i maksimalne uštede. Razvoj takvog softvera zahtijeva velik angažman inženjerskih timova s dugogodišnjim iskustvom u energetskim sustavima.

8. Specifičnosti hrvatskog tržišta

Ovdje dolazimo do ključne razlike. Proizvodi koji dolaze iz zemalja s drugačijim energetskim sustavom, modelima obračuna i cijenama energije jednostavno ne mogu kvalitetno funkcionirati u našem mrežnom okružju bez prilagodbe. Proizvođači nude hardver koji zadovoljava opće standarde, ali ne nužno i specifična pravila mrežnih operatora (HOPS, HEP ODS). Ta pravila poznaju isključivo iskusni projektanti i tvrtke u Hrvatskoj koje se bave tom problematikom.

Baterija nije isto što i solarna elektrana. Iako su i fotonaponski sustavi postali široko dostupni, njihova interakcija s mrežom je jednostavnija. Baterijski sustav je aktivan element mreže koji zahtijeva dubinsku integraciju i programiranje u skladu s lokalnim pravilima. To je posao za stručnjake. 

Tekst nastao u suradnji s tvrtkom Duplico