Media prześcigają się w prognozach i opisach gigawatogodzin baterii ratujących sieć przed wahaniami OZE, rzadko jednak wyjaśniając, co decyduje o ich faktycznej użyteczności o co w tym wszystkim chodzi. Prawda jest taka, że za każdym megawatem mocy w kontenerze nie stoi sama elektrochemia, lecz złożony system którego nieodłączną częścią jest niezawodny układ nerwowy w postaci przemysłowej automatyki SCADA, sterowania oraz telemetrii czasu rzeczywistego. Ale zacznijmy od początku.

Przez dekady system elektroenergetyczny działał w sposób dość prosty: z jednej strony miał systemowych wytwórców energii elektrycznej (elektrownie i elektrociepłownie różnych kategorii i wielkości) a z drugiej odbiorców – też różnych kategorii – od wielkich zakładów przemysłowych, przez średni przemysł i duże obiekty handlowe, biurowe, hotelowe do odbiorców indywidualnych (gospodarstw domowych). Większość elektrowni i elektrociepłowni to były obiekty konwencjonalne, czyli zasilane energią powstałą ze spalania paliw kopalnych. Póki emisja CO₂ nie była ściśle monitorowana, magazyny paliwa w tych elektrowniach były pełne. Nie było też innych innych przeszkód technicznych, więc ich produkcja była bardzo stabilna i przewidywalna. Nasze równanie energetyczne to: wytwarzanie energii elektrycznej zaspokaja chwilową potrzebę jej konsumpcji, generacja = zużycie. Jedna strona równania energetycznego stabilnie i przewidywalnie wytwarzała i sprzedawała energię elektryczną – druga, trochę mniej stabilnie, ale dość przewidywalnie, konsumowała i kupowała. Na wytwórców i operatorów systemów przesyłania energii spadał cały ciężar zapewnienia stabilnej pracy systemu, czyli zapewnienie równowagi podaży i popytu. Najczęściej się to udawało, czasem jednak bywało z tym gorzej (stąd znane ze starszych filmów i publikacji tzw. „stopnie zasilania” gdy wytwórcy nie byli w stanie nadążyć za potrzebami dużych odbiorców i musieli ich przekonać do ograniczenia swoich potrzeb). Wg Instytutu Ochrony Środowiska w roku 1990 za produkcję energii elektrycznej w Polsce odpowiadały:

  • węgiel w około 76,8%,
  • ropa naftowa w 14,8%,
  • gaz ziemny w 8,9%,
  • biopaliwa i OZE w 3,9%

Rysunek 1. Bilans w historycznym systemie energetycznym – produkcja równoważy konsumpcję. Rysunek wygenerowany z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

System elektroenergetyczny: nadeszły zmiany

Dziś sytuacja jest całkowicie odmienna – widać to na przykładzie profili i typów wytwórców energii podanych  na sierpień 2026 r. przez portal PSE (Portal Polskich Sieci Elektroenergetycznych – dane systemowe, odsłona z 26.08.2026, w zaokrągleniu do pierwszego miejsca po przecinku.)

  • https://www.pse.pl/dane-systemoweWęgiel, ropa, gaz łącznie: 42,4 % 
  • Elektrownie wodne: 0,3 % 
  • Elektrownie wiatrowe lądowe: 4,3% 
  • Elektrownie wiatrowe morskie: 0,2% 
  • Fotowoltaika: 52,8 %. 

Nie tylko profil wytwórców się zmienił – mocno zmieniły się też zachowania odbiorców, z których wielu stało się lokalnymi wytwórcami (producent + konsument = prosument), a energia zaczęła płynąć w różnych kierunkach –  nie tylko od wytwórcy do odbiorcy. System się rozrósł, źródeł przybyło, a ich charakter stał się mniej stabilny: można przewidzieć zachowanie elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych (mając dobre prognozy pogody), ale wiadomo też, że po zmierzchu fotowoltaika nie wyprodukuje energii, a w pogodne i bezwietrzne dni na elektrownie wiatrowe nie ma co liczyć. W tej sytuacji dużo trudniej utrzymać równowagę podaż – popyt i w konsekwencji zagwarantować stabilną pracę systemu. 

Rysunek 2. Chwiejna równowaga na złożonym rynku energii. Rysunek wygenerowany z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

Gdy szukamy równowagi w kwestii podaży i popytu na rynku, bardzo pomocnym rozwiązaniem jest dobry… magazyn. Jeśli rolnik wyprodukował za dużo jabłek, a nie ma od ręki na nie kupca – szuka dobrego magazynu, gdzie poleżą i poczekają na większe zapotrzebowanie kupców, tym samym nie traci towaru i pieniędzy. A jak odbiorca zdecyduje, że ma już na jabłka ochotę, to mu jabłek nie zabraknie. Ale oczywiście za magazyn trzeba zapłacić.

Kwestia ta podobnie wygląda na rynku energetycznym. Istnieją magazyny przeznaczone dla energii elektrycznej. Można ją magazynować na wiele sposobów:

  • w energii potencjalnej (np. podnosząc duży ciężar na wysokość, gdy jest tej energii za dużo i opuszczać produkując energię, gdy jest jej za mało, często tym ciężarem jest woda i mowa wtedy o elektrowniach szczytowo – pompowych),
  • w energii kinetycznej (rozpędzić jakiś ciężar, gdy energii jest za dużo, a potem odzyskać ją wyhamowując ten ciężar – tak działają zasobniki kinetyczne zwane też flywheelami),
  • w pewnym sensie można zmagazynować energię rozgrzewając jakiś materiał, tyle tylko że ciężko ją później z powrotem zamienić na energię elektryczną,
  • w energii wiązań chemicznych – albo pierwiastków (patrz wodór i ogniwa paliwowe) albo dużo częściej komponentów nazywanych bateriami.

Ten ostatni mechanizm jest najbardziej powszechny – od lat gromadzimy tak energię elektryczną do rozruchu pojazdów (akumulatory – choć niektórzy z nas pamiętają jeszcze też ręczne rozruszniki w motocyklach i samochodach), zasilania urządzeń przenośnych (od latarek, kalkulatorów, radyjek po dzisiejsze smartfony, tablety, zegarki, słuchawki, głośniki przenośne itp.) oraz od ok. 2009 r. (pierwsza generacja Nissana Leaf), do zasilania elektrycznych pojazdów (dziś już niemal każdego rodzaju) – od aut osobowych, przez dostawcze, autobusy po samochody ciężarowe i pojazdy specjalne. Baterie – akumulatory są różne, oparte o różne procesy elektrochemiczne i technologie materiałowe. Najbardziej powszechne są wciąż akumulatory kwasowo-ołowiowe (w różnych wykonaniach wciąż dominują w np. samochodach), ale dla nikogo też już nie jest tajemnicą, że w urządzeniach przenośnych i pojazdach elektrycznych dominują inne technologie ze względu na dużo lepszy stosunek pojemności (w sensie ilości przechowywanej energii elektrycznej) do ich rozmiaru i masy (NMC, LFP a ostatnio również mowa o Na-ion oraz solid-state electrolyte). Ponieważ w ostatniej dekadzie baterie znacząco poprawiły swoje parametry technologiczne (liczbę cykli ładowania, most termiczny, dostępność różnych form i kształtów) oraz sukcesywnie obniżały swoją cenę stały się atrakcyjną alternatywą również w kontekście budowy dużych systemów zdolnych do współpracy z systemami elektroenergetycznymi.

Rysunek 3. Zasobniki energii jako wsparcie stabilności na złożonym rynku energii. Rysunek wygenerowany z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

Nietrudno się domyślić, że taki zasobnik energii bardzo wspiera możliwości stabilizowania systemu: w dużym skrócie dość szybko jest w stanie zużyć nadwyżki energii do swojego naładowania, a gdy tej energii w systemie brakuje – do swojego rozładowania. Na naszym przykładzie (z wagą na rysunku powyżej) pełni rolę swojego rodzaju amortyzatora – i to zarówno po stronie wytwórców jak i konsumentów. W konsekwencji operatorzy i gracze na rynku energii elektrycznej dostają nowe narzędzie – bateryjny zasobnik energii elektrycznej (z angielskiego Battery Energy Storage System) – w skrócie BESS.

Co to jest system BESS?

Jak sama nazwa wskazuje BESS to system – a nie pojedyncze urządzenie czy nawet zbiór takich urządzeń. Nie ma jednego rynkowego standardu budowy systemu BESS, ale jest w takich parkach (często systemy BESS nazywane są parkami bateryjnymi) wiele elementów wspólnych, które w zależności od wykonania mogą się od siebie różnić mocą, wyglądem, umiejscowieniem oraz pełnioną rolą. Przyjmijmy na początek taki schemat jak na poniższym rysunku:

Rysunek 4. Uproszczony park BESS. Rysunek wygenerowany z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

Głównym elementem większości parków BESS są kontenery. To w nich najczęściej upakowane są moduły bateryjne ustawiana na rackach (stojakach) bateryjnych. Moduły często przypominają wsuwane kasety z zaciskami elektrycznymi i komunikacyjnymi na panelu frontowym. W środku mają pakiety ogniw/cel bateryjnych oraz system BMS, czyli Battery Management System do zarządzania tym lokalnym pakietem, jego ochrony oraz komunikacji ze „światem” zewnętrznym. Warto zapoznać się z tą terminologią, bo często mylone lub używane zamiennie są terminy rack, moduł czy ogniwa i dochodzi do nieporozumień. Pakiety wewnątrz modułów jak i same moduły łączy się szeregowo i równolegle, aby uzyskać pożądaną wartość napięcia wyjściowego oraz sumarycznego prądu.

Rysunek 5. Kontener, rack, moduł, cela – nomenklatura w systemach bateryjnych. Rysunek wygenerowany z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

Baterie są komponentem magazynującym energię prądu stałego – typowa bateria typu „paluszek” tak jak moduł bateryjny ma wyraźnie zaznaczony zacisk „plus” i „minus” (direct current – DC). Sieć elektroenergetyczna z kolei stosuje prąd przemienny – sinusoidalnie zmienny (alternating current – AC). Aby jedno z drugim połączyć wybrane urządzenie musi zamienić plus-minus na 50Hz sinus. I do tego celu służą systemy PCS (Power Conversion Systems) – podczas ładowania taki przekształtnik energoelektroniczny pobiera energię z trójfazowej sieci prądu przemiennego i jako sterowany prostownik ładuje nią cele w modułach. W momencie rozładowania baterii robi operację odwrotną: pobiera energię prądu stałego z baterii i zamienia ją na prąd przemienny jako falownik. Z fachowego punktu widzenia to czterokwadrantowy przekształtnik energoelektroniczny. We współczesnych przekształtnikach jakość energii zarówno po stronie DC jak i AC jest bardzo wysoka a sprawność tych przekształtników często przekracza 98%. Najczęściej pojedynczy PCS pracuje na całą grupę modułów bateryjnych.

W kolejnym kroku trzeba energię pojedynczych PCU zebrać w większe grupy oraz dopasować do siebie napięcia wyjściowe falowników oraz typowe dla danego regionu napięcia w systemie elektroenergetycznym. Za typowym PCU będzie więc występował transformator, często z dwoma uzwojeniami pierwotnymi, do których przyłączonych jest od jednego do kilku PCU. Wtórne strony tych transformatorów trafiają do rozdzielnic, często średniego napięcia (to stary, ale wciąż często używany termin, w Polsce typowe poziomy tych napięć to 15kV oraz 20kV). W zależności od mocy systemu transformator ten będzie aparaturą rozdzielczą połączony z lokalną siecią elektroenergetyczną lub (dla dużych parków BESS) poziom napięcia zostanie jeszcze raz podniesiony transformatorem wysokiego napięcia. Oczywiście w wielu miejscach tego złożonego systemu wystąpią układy i systemy pomiarowe, zarówno od strony prądu stałego jak i przemiennego, no i oczywiście liczniki energii między parkiem a siecią elektroenergetyczną do finalnych rozliczeń.

Dodatkowe systemy w parku BESS

Park uzupełniony jest kilkoma dodatkowymi systemami: znaczącą rolę w bilansie wewnętrznym parku odgrywa układ chłodzenia/grzania (heating – ventilation – air conditioning: HVAC). Baterię podczas intensywnej pracy się grzeją – wie to każdy posiadacz smartfona. W konsekwencji w upalne dni moduły bateryjne wymagają chłodzenia. Z drugiej strony baterie też nie mogą pracować (szczególnie z pełną mocą) przy bardzo niskich temperaturach: wtedy wymagają podgrzania. Tymi potrzebami zajmuje się właśnie system HVAC parku – system, który potrafi nabrać imponujących rozmiarów i wymaga dostarczenia sporych mocy.

Dochodzą tu również systemy bezpieczeństwa: zarówno czysto elektrycznego (wiele zabezpieczeń o różnym charakterze w różnych punktach parku BESS) jak i przeciwpożarowego. W zależności od producenta wykorzystane zostaną różne technologie, lecz pojawi się wiele czujników (dymu, ognia, temperatury) oraz systemów gaszenia, zapór ogniowych. Zastosowane zostaną odstępy technologiczne zarówno ze względu na logistykę wewnętrzną (nie są to lekkie ani łatwe w transporcie elementy), jak i zachowanie bezpieczeństwa czy też łatwy dojazd do kluczowych komponentów w parku.

Jak łatwo sobie wyobrazić w takim parku powstanie mnóstwo danych: o charakterze pomiarowym, komunikacyjnym, informacje o statusie urządzeń, ich stanie, bardzo wiele pomiarów o charakterze elektrycznym. Zarządzanie tak złożonym systemem to bardzo odpowiedzialne i trudne zadanie – warto mieć tu zaufanego partnera. Na poziomie parku zarządzaniem zajmują się kontrolery parku często pełniące rolę EMS (Energy Management System – system zarządzania energią), o którym piszemy w osobnym artykule.

Dobrze zaprojektowany i zarządzany system BESS wymaga nie tylko odpowiedniej technologii, ale też partnera, który potrafi połączyć energetykę, automatykę, dane i systemy IT w jeden działający ekosystem. W ConnectPoint realizujemy projekty o podobnym charakterze i opierając się na naszym międzynarodowym doświadczeniu – widzimy w zarządzaniu systemami BESS ogromny potencjał.