Robotyka, uczenie maszynowe, pojazdy autonomiczne, energia odnawialna, Internet Rzeczy - o tych nowinkach technologicznych nieustannie słyszy się w kontekście ich rewolucyjnych możliwości. A ich przełomowa moc jeszcze silniej ujawnia się w chwili, gdy ich działanie zbiega się i łączy. Logistyka, czyli branża, która w znacznym stopniu uniknęła niszczycielskiego wpływu ostatniej fali technologicznej (ponieważ do kompletowania, pakowania, ładowania, przewożenia i dostarczania towarów wciąż potrzebna była praca ludzkich rąk), znajduje się właśnie w epicentrum oddziaływania połączonych sił tej fali technologicznej. Efekty wspomnianej konwergencji to poważne wyzwania dla producentów i sprzedawców działających w handlu detalicznym, którzy  korzystają z przestrzeni magazynowej, oraz dla firm z branży nieruchomości, które są właścicielami magazynów i nimi zarządzają. Jednym z najpilniejszych wyzwań staje się teraz możliwość zapewnienia stałego, niezawodnego i niedrogiego zasilania dla coraz bardziej zautomatyzowanych obiektów magazynowych. Mówimy przy tym o zasilaniu czerpiącym energię ze źródeł odnawialnych. W poprzednich okresach jedyne wymagania w obszarze energetyki dotyczyły ogrzewania, klimatyzacji, chłodzenia (w łańcuchach dostaw chłodniczych) i oświetlenia, a wprowadzane innowacje ograniczały się głównie do instalacji czujników ruchu i montowania energooszczędnych żarówek. Lecz w tej chwili potrzebujemy energii nie tylko do zasilania systemów oświetlenia, grzejników i lodówek, ale także na potrzeby całej armii robotów, przenośników taśmowych i maszyn pakujących, które pracują 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Nadciąga również rewolucja pojazdów elektrycznych i potrzeba dostarczania zasilania dla pojazdów każdego typu pojawiających się w tych obiektach – poczynając od ciężarówek, które odbierają i dostarczają towary na paletach, po lekkie pojazdy dostawcze, które realizują dostawy lokalne, a nawet samochody osobowe pracowników. To rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną jest problematyczne, gdyż pojawia się w momencie, gdy widać globalny ruch na rzecz większej efektywności energetycznej przy jednoczesnym zmniejszeniu zależności od energii pochodzącej ze źródeł kopalnych. Wyzwania te stwarzają doskonałą okazję dla detalistów handlujących przez Internet oraz firm zarządzających nieruchomościami. Prowadzą nas także do frapującego pytania: czy magazyn mógłby działać jak wielka odnawialna bateria, która byłaby zdolna do generowania, przechowywania i wydawania na zewnątrz pozyskanej samodzielnie energii?

Powrót do źródeł odnawialnych

Mówiąc o energii odnawialnej, odnosimy się do niej w taki sposób, jakby była to nowa forma energii, lecz w rzeczywistości jest to pierwszy rodzaj energii, który ludziom udało się przechwycić i wykorzystać. Energia wodna była wykorzystywana do napędzania młynów już od czasów starożytnej Grecji, a historia wykorzystywania energii wiatru do spływu żaglówek w dół rzek oraz do pokonywania statkami żaglowymi bezkresnych oceanów sięga jeszcze dalej w przeszłość, bo aż pięć tysięcy lat wstecz, do czasów starożytnego Egiptu. Problem polegał na tym, że ludzie nie byli w stanie przechowywać wytwarzanej energii, a moc, jaką uzyskiwali, była niczym w porównaniu z maszynami parowymi, które pojawiły się w XVIII wieku. Nowe silniki wymagały jednak zasilania paliwem, którego spalanie powodowało powstawanie zanieczyszczeń, o których już wiemy, że powodują znaczne szkody w delikatnym ekosystemie naszej planety. Dlatego obecnie wydaje się miliardy, by ujarzmić siłę morza, wiatru i słońca, a rządy państw i instytucje międzynarodowe robią wszystko, co w ich mocy, aby przyspieszyć przejście ludzkości na inne źródła energii, stosując przy tym kombinację zachęt i kar, czyli metodę „kija i marchewki”. Dokonane ostatnio postępy w produkcji energii odnawialnej doprowadziły do gwałtownego spadku ceny kilowata prądu, a Międzynarodowa Agencja Energii ogłosiła w 2020 roku, że najbardziej wydajne światowe systemy energii słonecznej są już w stanie zaoferować najtańszą w historii energię elektryczną.[i]

Wyspy mocy

Jednak wprowadzenie energii odnawialnej do centralnych sieci krajowych znalazło się ostatnio w centrum uwagi z niewłaściwych powodów, ponieważ sieci krajowe miewają trudności z gwarancją płynnych dostaw, szczególnie w okresach szczytowych, czyli wtedy, gdy konieczne jest wytwarzanie kosztownych mocy rezerwowych. Niedawne mrozy spowodowały masowe przerwy w dostawach prądu w Teksasie, a szalejące pożary w Kalifornii doprowadziły do trapiących mieszkańców serii przerw w dostawach prądu. Każdy z tych przypadków został wykorzystany przez przeciwników zielonej energii jako przykład na to, że transformacja w kierunku odnawialnych źródeł energii przebiega zbyt agresywnie. Aby zapobiec podobnym awariom, prowadzone są prace nad bardziej zdecentralizowanymi systemami energetycznymi, które pozwolą społecznościom generować i przechowywać własną energię, pozyskiwaną przy użyciu źródeł odnawialnych. Takie zdecentralizowane sieci energetyczne określa się mianem generacji rozproszonej, a generatory nazywane są rozproszonymi zasobami energetycznymi lub mikroźródłami.  Możliwe jest łączenie ich w tzw. „mikrosieć”, czyli małe, niezależne systemy, które pozyskują energię z paneli słonecznych umieszczanych na dachach, z pobliskich turbin wiatrowych lub z innych źródeł - co pozwala społecznościom i przedsiębiorstwom na wytwarzanie i racjonowanie własnej energii elektrycznej. Takie mikrosieci można też podłączać do sieci centralnej, co w razie nagłej potrzeby pozwala na uruchomienia zasilania awaryjnego, a jednocześnie umożliwia autonomiczne funkcjonowanie w „trybie wyspowym”, zależnie od panujących warunków fizycznych lub ekonomicznych. Podłączenie do sieci centralnej oznacza też, że wszelkie nadwyżki energii wytwarzane przez mikrosieci, które nie będą przechowywane w akumulatorowym systemie magazynowania energii, mogą być sprzedawane głównym dostawcom energii.  W ten sposób mogą przyczyniać się do poprawy ogólnokrajowej jakości energetycznej i pozytywnie wpływać na niezawodność systemu zasilania, a jednocześnie generować dodatkowe przychody ze sprzedaży tej energii. Model ten został przedstawiony na rysunku nr 1 (poniżej).

 

Diagram

Description automatically generated

Rysunek 1: Przykład mikrosieci wykorzystującej energię odnawialną i podłączonej do centralnej sieci krajowej.

Stosowanie mikrosieci to cały szereg korzyści. Pierwszą z nich jest przystępna cena, ponieważ energia produkowana przez lokalne źródła odnawialne jest tańsza niż energia kupowana z sieci ogólnokrajowej. Drugą korzyścią jest niezawodność, czyli czynnik mający krytyczne znaczenie w świecie, w którym łańcuch dostaw staje się coraz bardziej zależny od maszyn elektrycznych - poczynając od robotów pracujących w magazynach po pojazdy elektryczne, takie jak ciężarówki. Przerwy w dostawach energii z centralnej sieci krajowej można więc w ten sposób rekompensować, a wykorzystanie lokalnych systemów magazynowania energii w akumulatorach oznacza, że niezawodnością tą można obejmować okresy, gdy warunki pogodowe będą obniżać wydajność działania mikrosieci. Ostatnia z korzyści dotyczy oczywiście środowiska naturalnego, ponieważ pomimo rekordowej ilości energii odnawialnej, która obecnie wpływa do sieci ogólnokrajowych, większość  wciąż pochodzi ze źródeł wykorzystujących paliwa kopalne, czyli na przykład węgiel. Jest to ważne dla firm, które idee zrównoważonego rozwoju uczyniły podstawowym zobowiązaniem wobec swoich klientów i innych kluczowych interesariuszy.

Korporacje bez śladu węglowego

Nie dziwi więc fakt, że prywatne przedsiębiorstwa wykorzystują szanse, jakie dają im mikrosieci i mikroźródła i już zbudowały własne źródła energii odnawialnej. Magazyny i centra dystrybucyjne w sposób szczególny nadają się do stosowania paneli słonecznych ze względu na płaskie dachy magazynów i dostępne tam duże powierzchnie. Dachy to nieużywane zasoby, które można łatwo - i coraz taniej – wykorzystywać (cena paneli słonecznych od 2010 roku zmniejszyła się o 90%) i używać do przechwytywania energii słońca. Biorąc pod uwagę, że odbiorcą tej energii jest budynek, na którym umieszczone są panele słoneczne, wymagania transportowe są minimalne.

Amazon to firma, która z szeroko otwartymi ramionami powitała rysującą się na horyzoncie szansę. W 2017 roku ogłosiła, że do 2020 roku zainstaluje dachowe systemy solarne w swoich 50 globalnych centrach dystrybucyjnych, przy czym udało jej się to zrealizować pół roku wcześniej[ii]Trzydzieści dwa z tych systemów jest zlokalizowanych w USA, w tym instalacja o powierzchni 79 500 metrów kwadratowych zamontowana na dachu zrobotyzowanego centrum realizacji zamówień w Thornton w stanie Kolorado. Z pozostałych dziewiętnastu systemów, dwanaście jest zlokalizowanych w państwach Unii Europejskiej, a siedem w Indiach. Wszystkie wspomniane centra dystrybucyjne mogą łącznie wygenerować 98 megawatów energii wykorzystywanej do zasilania oświetlenia LED, zaawansowanych systemów zarządzania budynkiem, robotów pracujących w magazynach, silników na prąd zmienny, wysokowydajnych systemów grzewczych i chłodniczych oraz zdalnego monitorowania systemów energii i zasilania. Amazon zadeklarował, że do 2024 roku 80% stosowanej energii będzie energią odnawialną, do 2030 roku – 100 % (choć ma nadzieję, że uda się  osiągnąć ten pułap do 2025 roku), oraz zostanie firmą o zerowej emisji dwutlenku węgla netto do 2040 roku. Jak dotąd firma udowadnia, że nie są to tylko puste słowa, gdyż staje się ona największym na świecie korporacyjnym nabywcą energii odnawialnej. W różnych krajach świata Amazon posiada obecnie 127 projektów związanych z energią odnawialną, które łącznie są w stanie wygenerować ponad 6 500 megawatów energii rocznie. Wystarczałoby to do zasilenia 1,7 miliona domów w USA.

Nike to kolejna korporacja, która zadeklarowała zamiar osiągnięcia zerowego poziomu emisji dwutlenku węgla i odpadów. Tam - podobnie jak w Amazonie, rozwiązania obejmują zbudowanie magazynów zdolnych do generowania i przechowywania własnej energii. We wrześniu 2019 roku firma otworzyła centrum dystrybucyjne o powierzchni 1,5 mln m2 w belgijskim mieście Ham. Centrum to jest w całości zasilane energią wiatrową, słoneczną, geotermalną, hydroelektryczną oraz pochodzącą ze spalania biomasy, a dodatkowo poddaje się tam recyklingowi 95% odpadów wytwarzanych na miejscu. Obiekt w jak największym stopniu wykorzystuje też światło naturalne, korzystając z unikatowego systemu wychwytywania światła dziennego oraz z inteligentnych systemów automatyzacji oświetlenia LED, przez co zmniejsza koszty energii elektrycznej i własny wpływ na środowisko. Centrum znajduje się w pobliżu sieci kanałów, dzięki czemu 99% przywożonych kontenerów dociera do parku drogą wodną, co każdego roku eliminuje 14 000 kursów ciężarówek.[iii]

The new facility will be powered by wind, solar, geothermal, hydroelectric and biomass energy. © Nike

Nowy obiekt zasilany energią wiatrową, słoneczną, geotermalną, hydroelektryczną i z biomasy. © Nike

Nike to jedna z dziewięciu korporacji, które niedawno połączyły siły, aby przyspieszyć przejście na  zerową emisje i które zobowiązały się do osiągnięcia neutralności węglowej do 2050 roku. Pozostałe osiem korporacji to Microsoft, Starbucks, Unilever, Mercedes-Benz AG, Natura & Co, A.P. Moller Maersk, Danone i Wipro. Korporacje te to liderzy na drodze do zrównoważonego, inteligentnego magazynowania, co daje doskonałą okazję właścicielom nieruchomości logistycznych, by tworzyli parki logistyczne i centra dystrybucyjne działające w oparciu o własne mikrosieci.

Generowanie, przechowywanie i przekazywanie energii innym

Gromadzenie i bezpośrednie wykorzystywanie energii to jedno, a przechowywanie jej na trudniejsze okresy i dzielenie jej pomiędzy wielu najemców to drugie. W tej chwili Tesla jest liderem rozwiązań dotyczących magazynowania energii. W 2017 roku wszystkie gazety rozpisywały się o Tesli, gdy ogłosiła, że zbuduje w stanie Australia Południowa największy na świecie system baterii litowo-jonowych, by zaradzić problemom wywoływanym przez liczne przerwy w dostawach prądu występujące na skutek pożarów i niekorzystnych warunków pogodowych. Tesla brawurowo ogłosiła też, że projekt ten ukończy w ciągu 100 dni, w przeciwnym razie będzie on darmowy. Powszechną reakcją na te zapowiedzi zarówno ze strony polityków, jak i opinii publicznej było niedowierzanie i śmiech. Ale mimo głosów, że to nie ma prawa się udać, Tesla nie tylko ukończyła przedsięwzięcie w ciągu zaledwie 60 dni, ale także zawstydziła swoich krytyków, gdyż instalacja dała natychmiastową stabilizację stanowej sieci energetycznej oraz oszczędności rzędu 40 milionów dolarów australijskich w pierwszym roku działalności. Pod koniec 2020 roku Tesla wygrała też kontrakt na zbudowanie w australijskim mieście Geelong w stanie Wiktoria systemu baterii o ponad dwukrotnie większej mocy (300 megawatów) i pojemności 450 megawatogodzin. System ten jest w stanie zasilać w energię pół miliona domów przez pół godziny. Taka zdolność magazynowania energii dowodzi, że da się zastosować tę technologię w centrach realizacji zamówień, by w okresach niskiej produkcji energii z wiatru lub systemów słonecznych zasilać znajdujące się tam maszyny i urządzenia. Nie dziwi więc fakt, że na całym świecie Tesla posiada ponad 120 projektów mikrosieci, w tym swą pierwszą flagową instalację wybudowaną na wyspie T'au na Terytorium Samoa Amerykańskiego (zob. zdjęcie poniżej), która magazynuje energię wystarczającą do zasilania całej wyspy w przez trzy dni.[iv]

tesla-island-of-tau-american-samoa-2

Przyszłość elektryczności rysuje się w jasnych barwach

Po połączeniu zalet wspomnianych technologii, uzyskujemy ogromne możliwości, by przeprojektować centra dystrybucyjne i parki logistyczne, w których są one zlokalizowane. Sposobów jest wiele - od budowania indywidualnych centrów dystrybucyjnych, które generują własną energię odnawialną z paneli słonecznych montowanych na dachach, aż po tworzenie mikrosieci obejmujących całe parki. Mikrosieci te mogą oferować wszystkim najemcom tanią energię odnawialną, umożliwiając im realizację swych celów korporacyjnych w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla, a jednocześnie przynosić oszczędności finansowe. Ta potrzeba będzie wzrastać wraz z postępującą automatyzacją magazynów i osiągnie swój najwyższy punkt w ciągu kilku najbliższych lat, gdy dojdzie do upowszechnienia się pojazdów elektrycznych. Ostatnia mila dostaw będzie prawdopodobnie pierwszą milą, w której nastąpi automatyzacja, więc każde centrum realizacji handlu internetowego, które korzysta z niedużych ciężarówek dostawczych, będzie wkrótce potrzebowało miejsca do ich zasilania. Ich właściciele będą oczywiście chcieli, by ta energia pochodziła ze źródeł odnawialnych - bo jeżeli będzie pochodzić z elektrowni węglowych, to cały proces mija się z celem. Wyobraźmy sobie teraz, że wielkie ciężarówki, takie jak Tesla Semi, znajdują się już w powszechnym użyciu, a większość pracowników jeździ pojazdami, które są albo w pełni elektryczne, albo hybrydowe. Zapewnienie szybkich punktów ładowania zmieni się więc z miłego dodatku w niezbędną konieczność. Oznaczać to też będzie, że dostawcy nieruchomości, którzy stworzą obiekty zdolne do ładowania takich pojazdów, prędko odkryją, jak bardzo pożądane są ich obiekty. Szybkie punkty ładowania zlokalizowane w taki sposób, żeby dało się ładować energią pojazdy dostawcze w trakcie ich załadunku lub rozładunku, okażą się wysoce atrakcyjne, zwłaszcza że zmniejszy to czas przestoju ciężarówek dostawczych. Gdy samochody ciężarowe staną się w pełni autonomiczne (co ziści się najprawdopodobniej w ciągu najbliższych pięciu lat), znajdujące się na miejscu urządzenia do ładowania w punktach dostaw sprawią, że algorytmy nie będą musiały planować tras dojazdu do specjalnych stacji w celu naładowania akumulatorów, a to przyspieszy realizację dostaw i zwiększy stopień wykorzystania pojazdów.

Dostawcy nieruchomości logistycznych mają zatem duże możliwości w zakresie projektowania parków logistycznych i budynków, które będą nie tylko zużywały energię elektryczną, ale też ją generowały – na przykład poprzez zamontowane tam turbiny wiatrowe lub panele słoneczne. Te źródła energii będzie można łączyć w mikrosieci obejmujące cały park logistyczny i w ten sposób zapewniać niezawodną, tanią i odnawialną energię wszystkim najemcom, a dodatkowo wszędzie umieszczać punkty szybkiego ładowania dla pojazdów osobowych i komercyjnych. Energia generowana przez takie mikrosieci może być też wykorzystywana do zasilania stacji obsługi pojazdów elektrycznych na terenie parku, czyli doładowywania za opłatą pojazdy stron trzecich. Taka funkcja „energii jako usługi” (tzw. EaaS) mogłaby stać się nowym, dochodowym modelem biznesowym dla właścicieli nieruchomości, a jednocześnie pomóc firmom w dbaniu o planetę i wypełnianiu przez nie własnych zobowiązań w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla. Prawdziwie innowacyjna firma działająca w obszarze nieruchomości komercyjnych mogłaby nawet pomyśleć o naprawdę dużym przedsięwzięciu i nie tylko dostarczać energię dla pojazdów autonomicznych nowej fali, ale nawet zapewniać dostęp do takich pojazdów. Mowa tu o  nowym modelu biznesowym, w którym firma oferuje nie tylko przestrzeń do przechowywania towarów, ale też roboty, które poruszają się w niej zbierając i pakując towary, ciężarówki, które je rozwożą, a dodatkowo - energię, która wszystko to zasila.

 

Artykuł opublikowany przez:

 New logo 1

[i]Solar is now ‘cheapest electricity in history’, confirms IEA.’ CarbonBrief. 13 October 2020 https://www.carbonbrief.org/solar-is-now-cheapest-electricity-in-history-confirms-iea

[iv] Fred Lambert; ‘Tesla converted an entire island to solar with new microgrid product developed by SolarCity’, electrek, 22 November 2016 https://electrek.co/2016/11/22/tesla-island-microgrid-battery-solar/