Hybrydowe i grawitacyjne magazyny energii odnawialnej, magazynowanie energii w sprężonych gazach w nieczynnych kopalniach oraz innowacyjne technologie akumulatorów i systemów ładowania pojazdów górniczych - to niektóre z najciekawszych projektów zaprezentowanych podczas dorocznej konferencji naukowo-technicznej KOMTECH w Szczyrku (11-13 października 2021 r.).

Prowadzone w Instytucie KOMAG eksperymenty wykazały, że przykładowy prosument korzystający z energii słonecznej może zużywać od 23 proc. produkowanej energii w słoneczny dzień roboczy, do 97 proc. w pochmurny dzień wolny, kiedy w większym stopniu korzysta w gospodarstwie domowym z urządzeń elektrycznych. Oznacza to, że praktycznie przez cały czas działania paneli słonecznych uzyskuje się nadwyżki energii, ale jeżeli nie ma możliwości ich przechowania, to prosument w godzinach nocnych musi pobierać i kupować prąd z sieci energetycznej. Dla takich użytkowników naukowcy z KOMAG opracowali koncepcję hybrydowych magazynów energii, złożonych z trzech modułów: magazynu krótkoterminowego w postaci superkondensatorów, baterii litowych przechowujących energię średnioterminowo oraz magazynu długoterminowego, wykorzystującego technologie wodorowe. „Takie rozwiązanie, przy odpowiedniej optymalizacji może zapewnić prosumentom całkowitą niezależność energetyczną, a także przyczynić się do stabilizacji krajowej sieci elektroenergetycznej” - powiedział Piotr Hylla z Instytutu Badawczego KOMAG.

Rezultaty prac badawczych nad magazynowaniem energii w sprężonych gazach z wykorzystaniem infrastruktury pokopalnianej zaprezentował Łukasz Bartela z Politechniki Śląskiej. „Postawiliśmy tezę, że część pokopalnianych wyrobisk podziemnych może być z powodzeniem zaadaptowana dla magazynowania gazów pełniących rolę nośników energii - w szczególności sprężonego powietrza oraz sprężonego dwutlenku węgla” - powiedział Łukasz Bartela. Według niego takie systemy magazynowania energii w szybach pokopalnianych mogą być w przyszłości konkurencyjne wobec innych wielkoskalowych technologii magazynowania energii. „Mówimy tu o pojemnościach energetycznych nawet powyżej 100 MWh, przy zachowaniu mocy na poziomie 10 MW” - mówił naukowiec z Politechniki Śląskiej. Naukowcy z Politechniki Śląskiej od kilku już lat koncentrują się na możliwości wykorzystania nie całych wyrobisk, ale samych szybów kopalnianych, które „są wydrążone w filarze ochronnym i są z natury szczelne”.

Podczas konferencji KOMTECH zaprezentowano również innowacyjny akumulatorowy układ zasilający do samojezdnych wozów strzelniczych, który został już wdrożony w kopalniach rudy miedzi należących do KGHM. Opracowany przez naukowców z KOMAG system jest obecnie produkowany i instalowany w wozach górniczych przez zakłady KGHM ZANAM w Polkowicach. Nowe rozwiązanie zostało już wykorzystane w kopalniach Sieroszowice, Lubin i Rudna. Przeznaczone jest do zasilania urządzenia pompującego materiał wybuchowy w różnej wielkości przodkach. Nowy system pozwala uniknąć konieczności dojeżdżania wozami do stacji ładowania, ponieważ obecnie wystarczy podłączyć układ akumulatorowy, bazujący na ogniwach litowych, bezpośrednio do dowolnej rozdzielnicy kopalnianej sieci elektroenergetycznej o napięciu 500V. „W efekcie wdrożenia nie tylko zapewniono większy komfort i bezpieczeństwo pracy operatorowi wozu i górnikom strzałowym, ale też uzyskano oszczędność czasu traconego dotychczas na rozwijanie i zwijanie przewodu zasilającego” - mówił podczas prezentacji systemu Przemysław Deja z KOMAGu. Wskazywał, że pełne naładowanie akumulatorów pozwala na pracę wozu przez maksymalnie cztery zmiany robocze, co umożliwia uzbrojenie około 16 przodków.

Piotr Kowalski z HYDROTECHu zaprezentował innowacyjną maszynę mobilną dla podziemnych zakładów górniczych, która może być zasilana zarówno z sieci kopalnianej, jak i z baterii bazujących na ogniwach litowych o łącznej zgromadzonej energii 75 kWh. Projekt zrealizowano we współpracy z instytutem KOMAG. Opracowano prototyp spągoładowarki z innowacyjnym zasilaniem, która może być sterowana pilotem i pracować w warunkach zagrożenia wybuchem metanu i pyłu węglowego.

„Jest to pierwsza w skali światowej maszyna górnicza, w której do zasilania zastosowano wewnętrzny układ baterii ogniw litowych z zachowaniem możliwości zasilania z elektroenergetycznej sieci kopalnianej” - powiedział Piotr Kowalski. Co ważne, ładowanie akumulatorów może się odbywać również podczas pracy ładowarki. Testy wykazały, że czas pracy ładowarki na samym akumulatorze wynosi w zależności od rodzaju czynności 2-3 godziny, a czas pełnego naładowania podczas równoczesnej pracy to 180 minut.

Podczas konferencji KOMTECH w Szczyrku omawiano również m.in. koncepcję tworzenia grawitacyjnych magazynów energii na ternach pokopalnianych na Śląsku, min. przy wykorzystaniu technologii brytyjskiej firmy GRAVITRICITY. Kamil Talar z firmy NRG Project prezentował tryby pracy magazynów energii wspierające zieloną transformacje energetyczną w Polsce.

Przedstawiono również wyniki wielu szczegółowych badań, m.in. nad wpływem układów balansowania na zmiany napięcia oraz temperatury pracy ogniw litowych w akumulatorze kontrolowanym przez system BMS (Wojciech Kurpiel, KOMAG) oraz nad skutecznością metod detekcji zaniku napięcia w sieci zasilającej (LoM) dla urządzeń wytwórczych (Andrzej Niedworok, KOMAG).

Podczas konferencji KOMTECH oprócz 9 referatów związanych z zieloną energią przeprowadzono dwa panele dyskusyjne poświęcone energetycznej transformacji Śląska oraz przeprowadzono warsztaty z zakresu odnawialnych źródeł energii dla przedstawicieli samorządów.