Za posledné roky sa do siete pripojili stovky MW fotovoltiky, pričom ohlásené sú ďalšie stovky plus vyše 1 000 MW veterných elektrární. Príliš veľa takýchto zdrojov však môže ohroziť stabilitu siete či prispieť k jej kolapsu. Pozreli sme sa, aká je príčina, ako tomu pomáhajú predchádzať batériové úložiská Huawei s grid-forming technológiou a prečo sa na Slovensku stávajú zaujímavou investičnou príležitosťou.
Zo slnka a vetra vyrábame čoraz viac
V EÚ pochádza z obnoviteľných zdrojov už takmer polovica elektriny. Je to najmä vďaka intenzívnej výstavbe solárnych a veterných elektrární. Na Slovensku to je len cca štvrtina (údaje sú z konca 2024).
Hoci v tejto disciplíne za zvyškom EÚ zaostávame, trend je jednoznačne stúpajúci.
Do roku 2022 stúpal inštalovaný výkon solárnych elektrární na Slovensku o pár desiatok MW ročne, ale v roku 2023 sa do rozvodnej siete pripojilo až 267 MW a v roku 2024 zase 274 MW.
V súčasnosti tak vyrábame zo slnka 1 114 MW, pričom investori ohlásili na najbližšie roky výstavbu ďalších stoviek MW. Veterných elektrární máme síce iba 3 MW, no v rôznych fázach sú investičné zámery s celkovým výkonom až 1 032 MW.
Nárast je teda jednoznačný – a s ním prichádzajú aj nové výzvy. Tieto obnoviteľné zdroje totiž majú jednu spoločnú nevýhodu: dokážu významne prispievať k nestabilite rozvodnej siete.
Čistá a lacná energia, ale náročnejšia regulácia
Porovnajme si bežné vodné a tepelné elektrárne (vrátane jadrových) so solárnymi a veternými. Pri tepelných a vodných viete udržať výkon stabilný vo veľkom rozsahu. Skrátka púšťate cez vodnú turbínu toľko vody, koľko práve potrebujete alebo v tepelnej elektrárni „kúrite pod kotlom“ podľa toho, koľko pary pre turbínu potrebujete.
Ale keď sa veľmi zamračí alebo prestane fúkať vietor, výkon solárnych a veterných elektrární klesá k nule. A to sú faktory, ktoré nevieme dostatočne presne predvídať.
Navyše, solárne a veterné elektrárne pracujú v tzv. grid-following režime. Zjednodušene povedané: dokážu sa prifázovať na rozvodnú sieť a dodávať elektrinu v požadovaných parametroch. Keď však vypadnú ostatné zdroje elektriny, solárne a veterné elektrárne nedokážu samé pracovať a odpoja sa.
Za bežných okolností to nie je problém, ale keď je odpojeného výkonu príliš veľa za príliš krátky čas, môže v kombinácii s ďalšími nepriaznivými faktormi rozvodná sieť dokonca skolabovať. Niečo podobné sme pozorovali v Španielsku a Portugalsku koncom apríla 2025.
Čo sa tam stalo, približuje Martin Hodek, špecialista na dizajn a riadenie batériových systémov zo spoločnosti Huawei: „Správy vládnej komisie a prevádzkovateľa rozvodnej siete REE sa líšia, no zhodujú sa v tom, že išlo o kombináciu nepriaznivých faktorov – vysoká výroba z fotovoltiky, nízka spotreba a veľké cezhraničné toky. Sieť mala kvôli množstvu fotovoltických zdrojov nízku zotrvačnosť a už pár dní predtým vykazovala nestabilitu.“
„Zlomovým bodom bolo predčasné odpojenie 1,3 GW výkonu fotovoltických elektrární. To spustilo kaskádu ďalšieho odpojovania a udalostí, ktoré spôsobili, že blackoutu sa už nedalo zabrániť,“ dodáva.
Fotovoltickým a veterným elektrárňam chýba „zotrvačnosť“
Okrem náhleho odpojenia veľkého množstva fotovoltických zdrojov ste si možno všimli aj pojem „nízka zotrvačnosť siete“.
Čo to znamená a prečo je to problém?
Pozrime sa opäť na princíp vodných a tepelných elektrární. Elektrinu v nich vyrábajú rotujúce generátory, ktoré vážia spolu s turbínami stovky ton.
Majú teda obrovskú zotrvačnosť, vďaka čomu dokážu udržať svoje otáčky pri náhlom zvýšení spotreby, ktoré má inak tendenciu ich spomaliť. Spomalením by prišlo k poklesu frekvencie – a teda aj k ohrozeniu stability siete. Táto obrovská rotujúca hmota teda slúži ako akási mechanická batéria, ktorá vďaka zotrvačnosti sieť automaticky stabilizuje.
Solárne a veterné elektrárne však, na rozdiel od tých „bežných“, nedokážu reagovať na odberové špičky. Fungujú totiž na odlišnom princípe.
„Fotovoltické panely a veterné turbíny majú množstvo výhod – rýchlo ich postavíte, sú lacné, bezemisné a bezpečné. Na rozdiel od paliva pre uhoľné, jadrové či plynové elektrárne vám totiž slnko ani vietor nikto nezastaví. Ale nemajú zotrvačnosť. Sú riadené polovodičmi, chýba tam rotujúca hmota a tým aj prirodzená stabilizácia frekvencie a rozvodnej siete ako takej,“ objasňuje Martin Hodek.
V praxi to znamená, že ak bude v rozvodnej sieti príliš veľa fotovoltických či veterných zdrojov na úkor tých rotačných, jej stabilita a odolnosť voči výkyvom spotreby a výroby bude ohrozená.
Pomôžu grid-forming batériové úložiská Huawei
Spolu s obnoviteľnými zdrojmi začínajú na Slovensku pribúdať aj menšie či väčšie batériové úložiská (Battery Energy Storage System – skratka BESS).
BESS dokážu zlepšiť využiteľnosť obnoviteľných zdrojov tým, že poskytujú elektrinu aj v čase, keď fotovoltika či veterná turbína nevyrába. Takisto dokážu znížiť poplatky za elektrinu aj za rezervovanú kapacitu, a tiež náklady na vybudovanie elektrickej prípojky, keďže vykrývajú špičkové odbery.
Využívajú ich preto napríklad prevádzkovatelia fotovoltických elektrární alebo odberatelia s vysokými energetickými nárokmi – rôzne druhy priemyslu, nabíjacie huby pre elektromobily a pod.
Okrem toho sa využívajú aj na obchodovanie s elektrinou či poskytovanie služieb výkonovej rovnováhy pre prevádzkovateľov rozvodných sietí.
Problém však nastane, ak príde k výpadku rozvodnej siete. Na rozdiel od malých fotovoltických systémov na domoch či budovách totiž štandardné veľkokapacitné BESS pracujú iba v grid-following režime. Znamená to, že nedokážu fungovať bez rozvodnej siete a v prípade jej výpadku sa automaticky odpoja (alebo ich odpojí dispečing).
Na túto skutočnosť poukazuje aj Martin Hodek z Huawei: „Grid-following BESS fungujú v rozvodnej sieti ako vagóny vlaku – sledujú sieť, ale iba čiastočne podporujú stabilitu. Regulujú na základe vyhodnocovania aktuálnych parametrov v sieti či pokynov z dispečingu. Takáto regulácia má však veľké oneskorenie a nemôže sa porovnávať so stabilizačnou schopnosťou rotujúcich generátorov.“
Práve preto prichádza Huawei s inovatívnym riešením: batériovými úložiskami s funkciou grid-forming. Takéto BESS dokážu pracovať plne samostatne a poskytovať elektrinu rozvodnej sieti aj pri jej rozsiahlych výpadkoch.
„Grid-forming BESS sa správa skôr ako rušeň vlaku – simuluje zotrvačnosť a správanie bežných rotačných generátorov. Dokáže samostatne definovať a vytvárať parametre rozvodnej siete. Poskytuje aktívnu stabilizáciu frekvencie i napätia, to všetko s rýchlou reakciou na výkyvy,“ vysvetľuje Hodek.
Viac obnoviteľných zdrojov aj siete bez rotačných generátorov
Aké majú grid-forming batériové úložiská využitie v praxi?
Ich hlavnou výhodou je, že umožňujú masívnejšie nasadenie fotovoltických a veterných elektrární. Sú cestou, ako nahradiť stabilizačné funkcie, ktoré týmto obnoviteľným zdrojom chýbajú.
Grid-forming BESS okrem toho umožňujú prevádzkovanie rozvodných sietí založených čisto na „slnku“ či „vetre“, bez akýchkoľvek rotačných generátorov, aké poznáme z veľkých elektrární.
Martin Hodek z Huawei ukazuje príklad z praxe: „Red Sea Project v Saudskej Arábii je rezort s 50 hotelmi a 1 000 rezidenčnými objektmi. Má samostatnú rozvodnú sieť založenú na grid-forming technológii Huawei s fotovoltickými panelmi s výkonom až 400 MW a kapacitou úložiska až 1,3 GWh. Vďaka grid-formingu môže byť celý projekt napájaný iba z obnoviteľných zdrojov.“
Pre porovnanie dodávame, že 400 MW je takmer výkon jedného bloku jadrovej elektrárne Mochovce (471 MW). Spomenuté úložisko dokáže plný výkon fotovoltických panelov nahradiť až po dobu vyše 3 hodín.
Huawei dodal pre projekt komplexné riešenie – od fotovoltických striedačov cez kontajnerové BESS až po inteligentné transformátorové stanice. Systém sa osvedčil aj v mimoriadne náročných podmienkach na pobreží Červeného mora, kde úspešne odoláva vysokým teplotám, vlhkosti aj vysokému obsahu soli vo vzduchu.
Ďalším príkladom nasadenia grid-forming BESS sú veľkí odberatelia, ktorí sú mimoriadne citliví na výpadky elektriny. Ide napríklad o oceliarne, cementárne, chemický priemysel, datacentrá či rôzne prvky kritickej infraštruktúry.
Opäť Martin Hodek: „Aj v českom Tábore máme pilotný projekt s kapacitou grid-forming BESS až 8 MWh. Úložiská tam úspešne predviedli schopnosti grid-forming prevádzky aj tzv. štartu z tmy. To je nevyhnutná funkcia pre prípad, že by prišlo k výpadku rozvodnej siete – vtedy sa dokážu samostatne naštartovať iba takéto zariadenia, ktoré vytvoria novú sieť a obnovia dodávku. Pilotný projekt staviame aj na Slovensku, a to pre ZSE. Slúžiť bude na zálohovanie a havarijné napájanie pre prípad výpadku siete.“
Čoskoro povinnosť, už dnes zaujímavá investičná príležitosť
Grid-forming možno znie ako technológia budúcnosti, ale jej nástup je bližšie, než si myslíte. Vzhľadom na stúpajúci podiel solárnych a veterných elektrární vstúpi pravdepodobne už v roku 2027 do platnosti predpis RfG vo verzii 2.0 (Requirements for Generators).
Podľa neho budú musieť mnohé z nových obnoviteľných zdrojov pripájaných do rozvodnej siete disponovať grid-forming funkcionalitou. A riešenie môžu poskytnúť práve grid-forming BESS od Huawei, ktoré sa vďaka tomu už teraz stávajú zaujímavou investíciou.
Dokážete vďaka nim ochrániť svoju výrobu či prevádzku pred výpadkami, pripraviť rozvodnú sieť na väčšie nasadenie obnoviteľných zdrojov či poskytovať služby lokálnej stabilizácie rozvodnej siete.
„Investori v energetickom sektore obľubujú BESS od Huawei pre vysokú flexibilitu. Oproti tradičným elektrárňam sú batériové úložiská omnoho lacnejšie a ich sprevádzkovanie je mimoriadne rýchle – hovoríme tu o cca 6 mesiacoch. Vďaka tomu je veľmi rýchla aj návratnosť investície. Jej výšku si vedia prispôsobiť vďaka modularite BESS, z ktorých dokážu vyskladať kapacitu podľa svojich požiadaviek,“ vysvetľuje Martin Hodek.
Huawei navyše podporuje flexibilitu tým, že batériové úložiská dodáva hardvérovo pripravené na grid-forming. Na aktiváciu funkcie v už nainštalovanom a pripojenom úložisku vám potom stačí dokúpiť softvérovú licenciu.
„Bez grid-forming úložísk by sme mali obmedzené možnosti rozvoja obnoviteľných zdrojov a vyššie riziko výpadkov. Grid-forming BESS sú teda kľúčovým nástrojom modernej, flexibilnej a stabilnej elektrizačnej sústavy,“ uzatvára Martin Hodek zo spoločnosti Huawei.
Informačný servis
