Magazynowanie energii – czy znaleźliśmy już św. Graala?
Niespotykany dotąd w dziejach ludzkości rozwój technologii, oprócz szans i nieograniczonych możliwości niesie za sobą wiele wyzwań. Jednym z nich, być może najważniejszym, bo fundamentalnym jest dostęp do energii.
Na tyle wydajny i bezawaryjny, aby utrzymać przy życiu naszą nienasyconą, technologiczną bestię, którą stworzyliśmy niczym dr Frankenstein w ogromnym, ziemskim laboratorium.
Brak wiarygodnych doniesień dotyczących prac nad perpetuum mobile, wolną energią czy innymi podobnymi rozwiązaniami ze świata pseudonauki świadczyć może o tym, że nie są one prowadzone, przynajmniej oficjalnie. I gdyby nie bombardowanie informacjami, że podobne paranaukowe działania mają miejsce w dziadzinach takich jak socjologia społeczna, psychologia czy humanizm, można by wysnuć wniosek, że ludzkość jednak rozwija się w dobrym kierunku 😊.
Stosowanie trochę mniejszych „czarów – marów” w temacie „zapotrzebowaniem na energię” wynika zapewne z tego, że trudno jest ukryć za pomocą słów fakt braku prądu w gniazdku. Albo jest albo go nie ma – żadne wygibasy ideologiczne nie są w stanie zmienić tego stanu rzeczy.
Wszyscy szukają czystej energii
Zwiększający się popyt na energię powoduje, że ostatnie ćwierćwiecze to okres, w którym nastąpił wręcz wysyp „magicznych” i „nowatorskich” pomysłów i różnych koncepcji. Mają one sprawić, że problemy współczesnej energetyki, takie jak emisja CO2, wydobywanie paliw kopalnych, zależność pracy OZE od warunków pogodowych, problemy z siecią przesyłową (szczególnie w naszym kraju) czy też opłacalność budowy własnych przydomowych elektrowni – znikną jak za dotknięciem magicznej różdżki.
Czysty węgiel – spalany bez CO2 lub zamieniany na gaz, wychwyt i przetwarzanie tegoż CO2 w zeroemisyjne paliwo, reaktory jądrowe IV generacji, małe reaktory SMR, fotowoltaika na ścianach budynków, dachach autobusów, autostradach (perowskity) czy futurystyczne wizje energii pochodzącej ze skrzyżowania fal morskich z wiatrem w postaci wiatrako – pływków.
Wszystkie te próby koncentrują się na, jak mówi prof. Konrad Świrski – ekspert z dziedziny optymalizacji energii – szukaniem „energetycznego św. Graala”.
Tymczasem główny problem przemysłu energetycznego – przechowywanie wytworzonej już energii – jest już bliski rozwiązania. Wygląda na to, że jeszcze w obecnym dziesięcioleciu zrewolucjonizuje systemy energetyczne.
Magazynowanie energii odpowiedzią
Magazynowanie energii i gospodarka obiegu zamkniętego – być może to jest właśnie ów „energetyczny św. Graal”, którego szukają wielkie konsorcja wespół z rzeszą naukowców. To ten „brakujący element” powoduje, że branża energetyczna z rezerwą traktuje odnawialne źródła energii, takie jak panele fotowoltaiczne czy wiatraki. Z tego względu, że nie zawsze można spodziewać się silnego słońca czy wiatru. Jeśli warunki pogodowe są sprzyjające – prąd płynie do sieci, nic tylko się cieszyć! Ale produkcja elektryczności jest dostosowywana do zapotrzebowania, które zmienia się w zależności od pory roku i dnia. Wahania sięgają nawet 30-40 procent. Co z OZE, jeśli jest ciemno i nie wieje a temperatura spadła poniżej zera? Przydałaby się ta energia, która była niewykorzystana, gdy wiało i świeciło.
Inżynierowie od lat szukają sposobów magazynowania energii elektrycznej. Istnieje wiele koncepcji związanych z zamianą energii elektrycznej na inną formę energii, np. mechaniczną czy grawitacyjną – i ponownego odtworzenia z niej energii elektrycznej.
Wielkie nadzieje naukowcy pokładają obecnie w przechowywaniu energii na sposób elektrochemiczny, czyli w magazynach bateryjnych. Największy potencjał związany z magazynowaniem energii na dużą skalę mają dziś magazyny bateryjne litowo-jonowe. To w tej dziedzinie w ostatnich latach dokonano największego postępu. Zawdzięczamy to branży samochodowej i jej badaniom, mającymi związek z samochodami elektrycznymi.
Australia liderem
Na najbardziej zaawansowanych rynkach w USA, Wielkiej Brytanii i Australii zainstalowano około 6500 MW w akumulatorowych magazynach energii podłączonych do sieci.
Największe magazyny bateryjne powstały i cały czas powstają w USA, Europie Zachodniej i Australii. To tam Tesla Elona Muska zbudowała magazyny o pojemności ok. 180 MW, który można porównać do wielu połączonych ze sobą powerbanków.
150 km od Sydney, w miejscowo Kurri Kurri do końca przyszłego roku ma powstać największa na świecie inwestycja tego typu. Firma CEP. Energy pracuje nad projektem baterii w skali sieciowej o mocy znamionowej do 1200 MW! Sformułowanie „do 1200 MW” jest nieprzypadkowe – trwają jeszcze uzgodnienia dotyczące ostatecznych parametrów inwestycji. Na chwilę obecną to właśnie ten magazyn zajmuje pierwsze miejsce pod względem wielkości wśród magazynów energii na świecie. CEP. Energy planuje zbudować łącznie cztery magazyny energii w różnych lokalizacjach w Australii. Ich łączna moc to 2000 MW.
Europa goni
Dla porównania, w Europie sytuacja wygląda następująco: Francja ma około 300 MW magazynów podłączonych do sieci, Niemcy około 600 MW, a Holandia i Belgia poniżej 100 MW. W każdym z tych krajów istnieją duże plany, aby rozbudowywać sieć, w tym 500 MW w samej Francji.
„Na razie magazyny energii pełnią głównie funkcję systemu rezerwowego. Istnieje nadzieja, że zaczną one w większym stopniu przesuwać obciążenie źródeł odnawialnych. Ale przy obecnej dostępności jest to ograniczone”.
Haresh Kamath, dyrektor ds. rozproszonych źródeł energii i magazynowania energii w Electric Power Research Institute (EPRI)
Pierwsze, duże magazyny z Australii czy USA zaczynają być widoczne w systemach energetycznych tych krajów. Zaczynają mieć widoczny wpływ na zarządzanie i produkcję energii.
„Dzięki nim wreszcie pojawia się możliwość efektywnego przechowywania energii – choć jeszcze nie w skali, która rozwiąże wszystkie problemy. Jednak bardzo prawdopodobne, że za 10 czy 15 lat będzie to o wiele bardziej efektywne. Gdy magazynowanie energii będzie powszechne, koncepcja systemu energetycznego może się całkowicie zmienić. Idąc nawet w kierunku jego „pełnej decentralizacji” – ocenia przywołany wcześniej prof. Konrad Świrski.
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_image/image/61474093/primus_energy.0.jpg)
OZE + magazynowanie = pełny sukces
W praktyce może to oznaczać bardzo szybki rozwój energetyki bazującej na OZE, w ramach której energia wreszcie mogłaby być magazynowana.
„Te trendy są ze sobą połączone. Rozwój OZE wymusza badania i prace nad nowymi rodzajami magazynów. Kiedy one powstaną, nie będzie potrzeba tak dużo mocy rezerwowych w elektrowniach cieplnych” – dodaje profesor.
W ocenie Konrada Świrskiego – profesora Politechniki Warszawskiej, mogącego pochwalić się kilkudziesięcioma wdrożeniami prac badawczych w elektrowniach w Polsce, USA i Azji, oraz szeregiem polskich i światowych patentów oraz nagród naukowych, pojawienie się wydajnych urządzeń magazynujących energię zlikwiduje problem związany z nieprzewidywalnością wytwarzania energii z OZE.
Dzięki magazynom bardziej powszechna stanie się też mała energetyka domowa. Być może wizja przyłączenia swoich domów do własnych elektrowni, a korzystanie z sieci tylko w trybie awaryjnym stanie się w przyszłości realna?
Rewolucja już się rozpoczęła, finał za 30 lat
W ocenie profesora całkowita decentralizacja systemu energetycznego możliwa jest za 20-30 lat, ale rewolucja energetyczna właściwie już się rozpoczęła.
Wzrastający rynek odnawialnych źródeł energii wraz z rozwojem magazynowania będzie niewątpliwym przełomem w energetyce. Ten model niewątpliwie wpłynie na zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. Umożliwi błyskawiczne reagowanie na zmiany częstotliwości spowodowane awariami lub ekstremalnymi warunkami atmosferycznymi.
Pozostaje jeszcze kwestia kosztów i pytanie o to, kto za to wszystko zapłaci. Cóż, odpowiedź jest chyba jasna: Pani, Pan, społeczeństwo. Ale, czy ktoś szukający św. Graala zwraca uwagę na koszty?
