Rolul Bateriilor de Stocare în Echilibrarea Rețelei Electrice

Un ghid complet despre cum sistemele BESS contribuie la stabilitatea și flexibilitatea rețelei electrice din România, împreună cu un roadmap detaliat pentru dezvoltarea proiectelor de stocare energie de la concept la operare.

Provocările Rețelei Electrice Românești

Rețeaua electrică din România se confruntă cu o transformare radicală în contextul tranziției energetice. Infrastructura construită în anii '60-'80 pentru centrale mari, predictibile (hidro, cărbune, nuclear) trebuie să se adapteze la un mix energetic dominat de surse regenerabile variabile.

1. Creșterea explozivă a energiei solare

România a adăugat peste 2.000 MW capacitate fotovoltaică în 2024, majoritatea în parcuri mari (10-100 MW). Această creștere creează provocări majore:

• Duck curve phenomenon: Producție solară masivă în orele 10:00-16:00 → prețuri scăzute sau chiar negative → necesitatea de stocare/export
• Evening ramp: Scăderea bruscă a producției solare după apus → cerere ridicată → deficit → necesitatea de pornire rapidă a rezervelor
• Cloud transients: Variaț ii rapide (minute) ale producției solare din cauza norilor → necesitatea de servicii de echilibrare rapide

2. Dezvoltarea energiei eoliene

România are 3.000 MW capacitate eoliană instalată, cu planuri de expansiune semnificativă:

• Parcuri eoliene onshore în Dobrogea, Moldova, Banat
• Proiecte offshore în Marea Neagră (2.000+ MW în pipeline)
• Variabilitate ridicată: factor de capacitate 25-35%, cu swing-uri de 50-100% în câteva ore

3. Reducerea capacității convenționale flexibile

România închide treptat centrale pe cărbune (Rovinari, Turceni, Mintia) din motive de mediu și economice, reducând capacitatea de black-start și inertia rețelei:

4. Cerințe crescânde de frecvență și tensiune

Standardele ENTSO-E impun menținerea frecvenței la 50 Hz ± 0.2 Hz în condiții normale. Inerția redusă din cauza creșterii surselor regenerabile (fără mase rotative) face ca frecvența să fie mai volatilă:

• Rate of Change of Frequency (RoCoF): Creștere de la 0.5 Hz/s la 2+ Hz/s în scenarii extreme
• Necesitatea de rezerve FCR cu răspuns sub 2 secunde (BESS ideal)
• Probleme de tensiune în rețelele de distribuție cu penetrare mare de fotovoltaice (over-voltage)

Rolul Sistemelor BESS în Echilibrarea Rețelei

Sistemele de stocare a energiei în baterii (BESS) sunt soluția tehnologică optimă pentru a răspunde provocărilor enumerate. Iată cum contribuie BESS la stabilitatea rețelei:

1. Echilibrare rapidă a frecvenței

BESS poate răspunde în sub 1 secundă la comenzile de echilibrare, mult mai rapid decât orice centrală convențională:

Această capacitate de răspuns rapid face BESS ideal pentru servicii FCR și AFRR, unde timpul este critic.

2. Bidirectionalitate perfectă

BESS poate atât furniza cât și absorbi energie în secundele următoare, o capacitate unică:

• Up-regulation: Injecție putere în rețea când frecvența scade (deficit energie)
• Down-regulation: Absorbție putere din rețea când frecvența crește (surplus energie)
• Tranziție instantanee: De la +15 MW la -15 MW în sub 1 secundă

Hidroc entralele cu pompare au capacitate similară, dar cu timpi de tranziție de 1-3 minute și eficiență mai scăzută (70-80% vs 90% pentru BESS).

3. Suport pentru tensiune și putere reactivă

Invertoarele moderne ale sistemelor BESS pot furniza putere reactivă (Var) independent de puterea activă (W), contribuind la:

• Menținerea tensiunii în limite acceptabile (±10% din nominalul 110 kV/20 kV/0.4 kV)
• Corectarea factorului de putere (cos φ)
• Reducerea pierderilor în rețea
• Evitarea investițiilor în compensatoare statice (STATCOM, SVC)

4. Reducerea congestiilor în rețea

BESS poziționat strategic în zonele cu congestie poate:

• Absorbi energia în exces din parcuri solare locale (în loc să fie curtailed sau exportată cu pierderi)
• Furniza energie local în orele de vârf (evitând transport pe distanțe lungi cu pierderi 5-8%)
• Amâna investițiile în upgrade-uri de rețea (noi linii, transformatoare) cu 5-10 ani

Exemplu: Zona Zalău (Battery.Network site) are producție solară de 300+ MW dar consum local de doar 50 MW. Fără BESS, surplusul de 250 MW trebuie transportat pe linia 110 kV Zalău-Jibou care are capacitate limitată → curtailment sau prețuri negative. Cu BESS 15 MW / 30 MWh, se poate stoca energia în exces și furniza local seara.

5. Black-start și grid-forming capabilities

Sistemele BESS avansate pot opera în mod grid-forming, creând ei înșiși frecvența și tensiunea de referință:

• Black-start: Pornirea rețelei după un blackout total, fără sursă externă
• Microgrid operation: Operare autonomă a unei zone izolate (insulă)
• Synthetic inertia: Emularea inerției mecanice a generatoarelor convenționale pentru stabilizarea frecvenței

Aceste capabilități devin critice pe măsură ce centralele convenționale (cu masă rotativă mare) sunt închise.

Servicii de Flexibilitate Oferite de BESS

Sistemele BESS oferă un portofoliu complet de servicii de flexibilitate către operatorii de rețea și participanții la piață:

Integrarea Energiei Regenerabile prin BESS

Unul dintre rolurile cele mai importante ale BESS este facilitarea integrării masive a energiei regenerabile în rețeaua electrică.

Problema: Variabilitatea producției regenerabile

Energia solară și eoliană sunt intermitente și ne-dispatchable:

• Solar: Zero producție noaptea, producție maximă la amiază, variaț ii rapide din cauza norilor
• Eolian: Producție dependentă de vânt, poate varia de la 0% la 100% în câteva ore
• Mismatch cu cererea: Vârful de consum este seara (18-22h) când producția solară este zero

Soluția: Time-shifting și smoothing cu BESS

1. Time-shifting (deplasarea în timp a energiei)

BESS permite stocarea energiei când este abundentă și eliberarea când este deficitară:

• Încărcare în orele 10:00-16:00 când producția solară depășește cererea
• Descărcare în orele 18:00-22:00 când cererea este maximă și solar este zero
• Efect: Reducerea cu 60-80% a necesității de centrale de back-up pe gaze

2. Smoothing (netezirea variațiilor)

BESS poate atenua fluctuațiile rapide ale producției regenerabile:

• Absorbirea spike-urilor de producție când vântul crește brusc
• Compensarea drop-urilor când nori acoperă parcuri solare
• Reducerea stresului pe rețea și prelungirea duratei de viață a echipamentelor

3. Evitarea curtailment-ului

Fără capacitate de stocare, producția regenerabilă în exces trebuie curtailed (oprită forțat):

• România a curtailed peste 500 GWh energie regenerabilă în 2023 (echivalent 50 milioane EUR pierdute)
• Curtailment-ul este cel mai ridicat în weekenduri și sărbători (consum scăzut + producție solară ridicată)
• BESS poate absorbi energia curtailed și o vinde ulterior la prețuri ridicate

Studiu de caz: Integrare solară în Zona Zalău

Impactul BESS asupra Stabilității Rețelei

Dincolo de echilibrarea frecvenței, BESS contribuie la stabilitatea generală a rețelei electrice prin multiple mecanisme:

1. Inerție sintetică (Synthetic Inertia)

În rețelele tradiționale, inerția provine din masele rotative ale generatoarelor (turbine, alternatoare):

• Constantă de inerție (H): 2-6 secunde pentru centrale mari
• Inerția totală România: ~40.000 MWs (megawatt-secunde)
• Efectul inerției: Încetinirea rate of change of frequency (RoCoF) în timpul dezechilibrelor

Pe măsură ce centralele convenționale sunt înlocuite de regenerabile (fără mase rotative), inerția scade:

• Proiecție 2030: Inerție totală scade la 25.000-30.000 MWs
• RoCoF crește de la 0.5 Hz/s la 2+ Hz/s
• Risc de trip cascadă (deconectare automată generatoare când RoCoF > 2 Hz/s)

BESS cu control avansat poate emula inerție prin algoritmi Fast Frequency Response (FFR):

• Detectare deviere frecvență în 20-50 milisecunde
• Injecție/absorbție putere proporțională cu RoCoF
• Efectiv "încetinirea" căd erii/creșterii frecvenței, dând timp rezervelor FCR să preia

2. Reducerea necesității de rezerve rotative (Spinning Reserve)

Transelectrica menține rezerve rotative (centrale care funcționează sub capacitate maximă, gata să crească producția imediat). Costul acestora este ridicat:

• Eficiență scăzută (turbine operate sub optim)
• Emisii inutile de CO₂
• Uzură accelerată pe echipamente
• Cost: 30-50 EUR/MW/oră pentru menținere în rezervă

BESS poate înlocui rezervele rotative cu costuri operaționale aproape zero:

• Nu necesită menținere în funcțiune (cost marginal zero când nu e activat)
• Poate furniza putere maximă instantaneu (vs rampă 10-30 MW/min pentru turbine)
• Reducerea cu 30-40% a necesității de rezerve rotative pentru fiecare 100 MW BESS instalat

3. Reziliență la evenimente extreme

Sistemele BESS distribuite geografic cresc reziliența rețelei la:

• Atacuri cibernetice: Backup local în caz de compromitere a comenzilor centralizate
• Evenimente meteorologice extreme: Furtuni, inundații, geruri → BESS poate susține zone izolate
• Defecțiuni echipamente critice: Trip linie 400 kV, transformator → BESS local previne blackout cascadă

Battery.Network își poziționează strategic cele 3 situri (Zalău, Seini, Satu Mare) pentru a oferi redundanță geografică și suport în zone critice.

Ciclul de Dezvoltare al unui Proiect BESS

Dezvoltarea unui proiect BESS de la concept la operare durează 18-36 luni și parcurge multiple etape complexe:

Cerințe de Racordare la Rețeaua Transelectrica

Pentru a participa pe piețele de echilibrare, un sistem BESS trebuie racordat la rețeaua de transport (110 kV sau 400 kV) și să îndeplinească cerințe tehnice stricte conform Grid Code-ului românesc.

1. Cerințe tehnice de performanță

2. Cerințe de reziliență (Fault Ride Through)

Sistemul BESS trebuie să rămână conectat la rețea în timpul sag-urilor de tensiune (scăderi temporare):

• LVRT (Low Voltage Ride Through): Rămâne conectat la scăderi de tensiune până la 0% pentru 150 ms
• HVRT (High Voltage Ride Through): Rămâne conectat la creșteri de tensiune până la 130% pentru 1 secundă
• Frequency ride-through: Operare continuă la frecvențe 47.5-51.5 Hz

3. Comunicare SCADA cu CND

Conexiune în timp real cu Centrul Național de Dispecerizare (CND) al Transelectrica:

• Protocol comunicare: IEC 60870-5-104 sau IEC 61850
• Update rate: 2-4 secunde pentru telemetrie, <1 secundă pentru comenzi
• Parametri monitorizați: P, Q, V, f, SOC, disponibilitate, alarme
• Comenzi primite: Setpoint putere activă/reactivă, pornire/oprire, mode selection

4. Protecții electrice

• Protecții minime: over/under voltage, over/under frequency, over-current, earth fault
• Protecții diferențiale pentru transformator 110/0.4 kV
• Protecție anti-islanding (deconectare automată dacă pierde legătura cu rețea)

Finanțarea Proiectelor BESS

Un proiect BESS de 15 MW / 30 MWh necesită investiție de 4.5-6 milioane EUR. Structurile de finanțare tipice includ:

1. Project Finance (70-80% datorie + 20-30% echitate)

Modelul dominant pentru proiecte mari (>10 MW):

• Datorie senior: Împrumut bancar sau obligațiuni, 5-7% dobândă, 10-12 ani maturitate
• Echitate sponsors: Dezvoltatori, investitori strategici, fonduri de energie
• Securitate: Ipotecă pe active, cesiune contracte revenue, garanții performance
• Covenants: DSCR > 1.3x, gearing < 80%, distribution lock-up dacă DSCR < 1.2x

2. Balance Sheet Financing

Companii cu bilanț puternic finanțează din resurse proprii:

• Avantaje: Viteză (fără due diligence bancară), flexibilitate
• Dezavantaje: Imobilizare capital, risc concentrat

3. Parteneriate strategice

JV-uri între dezvoltatori și:

• Producători energie regenerabilă: Co-location BESS + solar/eolian
• Utilități: Acces la clienți, experiență operare rețea
• Battery manufacturers: Supply agreements preferențiale, suport tehnic

4. Granturi și stimulente

România oferă suport limitat pentru BESS:

• PNRR Investiția C1.I1: 300 milioane EUR pentru BESS (maxim 40% din investiție)
• Condiții: Participare obligatorie AFRR/FCR, CO₂ savings demonstrate, Green Deal compliance
• Competiție: Cerere mare, alocare pe bază de criterii tehnice + financiare

Battery.Network dezvoltă proiectele fără subvenții, bazându-se pe viabilitatea economică intrinsecă (TIR 28% pe 10 ani).

Faza Operațională: Optimizare și Mentenanță

După commissioning, operarea eficientă a unui sistem BESS necesită optimizare continuă și mentenanță proactivă.

1. Energy Management System (EMS)

Software-ul EMS este critical pentru maximizarea veniturilor:

• Forecasting: Predicție prețuri DAM/IDM cu ML models (LSTM, XGBoost), acuratețe >70%
• Optimization: Alocare dinamică capacitate între AFRR, FCR, arbitraj pentru maximizare profit
• Automated trading: Plasare ordine automate pe OPCOM când condițiile sunt îndeplinite
• Risk management: Stop-loss, position limits, degradation constraints

2. Predictive Maintenance

Monitorizare avansată pentru prevenirea defecțiunilor:

• Battery diagnostics: Tracking cell voltage imbalance, impedance growth, capacity fade
• Thermal monitoring: Detectare hotspots, verificare HVAC performance
• Inverter health: Harmonic analysis, efficiency tracking, component aging
• Planned interventions: Replacement baterii la 80% SOH, inverter servicing la 30.000 ore

3. Performance Reporting

Raportare către investitori și stakeholders:

• KPI-uri financiare: Revenue (AFRR, FCR, arbitraj), EBITDA, cash-flow, DSCR
• KPI-uri tehnice: Disponibilitate, throughput (MWh ciclate), SOH baterii, failure rate
• KPI-uri impact: CO₂ savings, curtailment evitat, grid stability contribution

Viitorul Rețelei Electrice Bazate pe BESS

România se află la începutul unei transformări profunde a infrastructurii electrice, cu BESS jucând rol central.

Proiecții 2025-2035

Tendințe tehnologice

• Baterii solid-state: Densitate energetică +50%, siguranță sporită, comercializare după 2028
• Long-duration storage: Flow batteries, compressed air, hidrogen pentru stocare 8-24 ore
• Virtual Power Plants (VPP): Agregare sute de sisteme BESS mici + solar + EV într-o centrală virtuală
• Blockchain & P2P trading: Platforme descentralizate pentru tranzacționare energie între prosumatori

Concluzie

Sistemele de stocare a energiei în baterii (BESS) nu sunt doar un complement al rețelei electrice, ci infrastructură esențială pentru tranziția către un sistem energetic descarbonizat, bazat pe surse regenerabile.

Rolul BESS în echilibrarea rețelei este multidimensional:

• Furnizare servicii de echilibrare (FCR, AFRR, mFRR) cu performanță superioară
• Facilitarea integrării masive a energiei solar/eoliană prin time-shifting și smoothing
• Creșterea stabilității și rezilienței rețelei prin inerție sintetică și suport rapid
• Reducerea costurilor de sistem prin înlocuirea rezervelor rotative costisitoare

Dezvoltarea unui proiect BESS este un proces complex (18-36 luni), dar recompensele economice și de impact sunt substanțiale. Cu un cadru reglementar favorabil, costuri în scădere și piețe de echilibrare profitabile, România oferă una dintre cele mai atractive oportunități de investiție în BESS din Europa.

Articole conexe