Magazynowanie energii to jedno z największych wyzwań ludzkości. Sieci elektroenergetyczne stają się przeciążone, a brak zapasów prowadzi do blackoutów w niektórych częściach świata. Potrzebne są nowe rozwiązania.

Energetyka to sektor działający w czasie rzeczywistym, co oznacza, że wyprodukowany prąd od razu trafia do odbiorcy. W dobie coraz większego zapotrzebowania na elektryczność oraz transformacji energetycznej, która częściowo opiera się na niestabilnej w okresie dobowym pracy wiatraków czy paneli fotowoltaicznych, konieczne jest znalezienie rozwiązań, które ograniczają skalę tego problemu.

Spojrzenie z rozmachem

Obecnie najpopularniejszym rodzajem akumulatora jest bateria litowo-jonowa. Ta technologia doskonale sprawdza się w urządzeniach przenośnych jak auta elektryczne czy laptopy. Jej stosowanie w energetyce generowałoby ogromne koszty, ponieważ komponenty dla niewielkich urządzeń już są drogie, a w przypadku wielkich instalacji ceny byłyby horrendalne.

Baterie litowo-jonowe nadają się do niewielkich sprzętów, ale magazynowanie energii na dużą skalę z ich użyciem byłoby zupełnie nieopłacalne. Co więcej – już teraz jest wiadomo, że z tym zadaniem nie poradzi sobie żadna pojedyncza technologia i konieczna będzie fuzja wielu elementów, które razem stworzą cały system.

– Jedyną rzeczą, która powstrzymuje OZE przed staniem się 100% naszej całkowitej produkcji energii elektrycznej, jest zdolność do magazynowania energii i wysyłania jej w razie potrzeby – mówi Matt Harper, współzałożyciel i CCO w Invinity Energy Systems, Euronews Green.

Elektrownie szczytowo-pompowe

W 2022 roku dokonano nowelizacji Prawa energetycznego, w wyniku czego elektrownie szczytowo-pompowe zostały oficjalnie uznane za magazyny energii. Polska ma potencjał na wybudowanie sześciu takich obiektów. Obecnie 99% magazynów energii na świecie to elektrownie szczytowo-pompowe, a technologia w nich stosowana jest uznawana za najbardziej efektywną.

Takie elektrownie wykorzystują różnicę poziomów między dwoma zbiornikami, która zmienia energię potencjalną wody. Woda pompowana jest do zbiornika położonego wyżej, kiedy popyt na energię jest na niskim poziomie, a w szczycie zapotrzebowania grawitacja powoduje spływanie w dół, co przekształca energię potencjalną w energię elektryczną. Reakcja systemu na zmianę w zapotrzebowaniu trwa około minutę.

Czytaj też: Szansa dla szybkiej i optymalnej transformacji energetyki

Stopiona sól – przechowywanie termiczne

Technologia magazynowania energii w soli jest powszechnie stosowana w elektrociepłownictwie. Energia wytworzona przez OZE zostaje użyta do ogrzania materiału, który bardzo dobrze przechwytuje ciepło. Taką instalację otacza się materiałem izolacyjnym, co tworzy swego rodzaju termos. Gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta, ciepło zostaje uwolnione, a następnie powstaje para napędzająca turbinę.

Minusem tego rozwiązania jest fakt, że jego efektywność jest na poziomie dużo niższym, niż w przypadku elektrowni szczytowo-pompowych, przez co nie może ono funkcjonować samodzielnie. Cechuje je za to brak toksyczności, co często jest przywoływane jako zarzut w kontekście baterii litowo-jonowych.

Zardzewiały metal

Akumulatory żelazno-powietrzne wykorzystują powszechnie dostępny metal, jakim jest żelazo. Na żelazie może pojawić się rdza, co jest wynikiem chemicznej reakcji utleniania. Zardzewiałe żelazo da się naładować, a cały proces jest odwracalny. W powietrzu jest tlen, w wyniku czego następuje hydroliza, która uwalnia energię z baterii, a jednocześnie powstaje substancja chemiczna. Energia jest pochłaniana przez elektrodę powietrzną.

Takie akumulatory są tańsze od litowo-jonowych, ale są o połowę mniej skuteczne w kwestii przechowywania energii. Ponadto nadal pewne technologiczne aspekty utrudniają ich upowszechnienie.

Czytaj też: Spalanie biomasy agro i związane z tym wyzwania dla energetyki

Magazynowanie energii z użyciem aut elektrycznych 

Usługa V2H (Vechicle to Home) sprawia, że auto elektryczne staje się mobilnym magazynem energii. Taka funkcja jest nieoceniona w przypadku awarii sieci, a zasoby pojazdu mogą wystarczyć nawet na kilka dni. Wedle prognoz w przyszłości można się spodziewać wykorzystania tego faktu na większą skalę. EV oddawałby moc do sieci, a gdy zapotrzebowanie energetyczne się ustabilizuje, samochód znów byłby ładowany. Szereg plusów i aktualnych trudności dostrzegają także eksperci:

– Korzystanie z EV jako magazynów energii ze względu na sposób użytkowania aut, czyli wyłączenie większości z nich z ruchu w nocy, byłoby bardzo korzystne. Nocą samochód może się ładować, aby w ciągu dnia oddać zmagazynowaną energię. Ponadto da się dostrzec przewagę tej technologii nad przepompowywaniem wody, co wynika z mniejszych strat energii. Bez wątpienia samochody elektryczne napędziły rozwój technologiczny baterii. Przykładowo: trwają badania nad ogniwami sodowo-jonowymi, które znano już od lat, jednak do tej pory nie przeprowadzano szerzej zakrojonych prac. Mimo tych wszystkich pozytywów, niestety obecnie nie jest możliwe magazynowanie energii w EV na dużą skalę. Przyszłości upatruje się w technologii V2G (Vehicle to Grid), czyli inteligentnej komunikacji pomiędzy siecią i samochodem. Konieczne będzie rozwinięcie także systemu ładowarek, które pozwalają na wymianę energii. Te technologie są jednak w powijakach. Niektóre modele pojazdów pozwalają jednak na podłączenie reflektora, laptopa, a nawet krótką pracę piekarnika – powiedział Łukasz Bigo, redaktor naczelny portalu www.elektrowoz.pl.

Chcesz wiedzieć więcej? Dlatego czytaj Magazyn Biomasa. W internecie za darmo:

Inne wydania Magazynu Biomasa znajdziesz tutaj. Dlatego kliknij i czytaj!

Zdjęcie: pixabay, www.elektrowoz.pl

Źródło: Vox, Electropages