Magazynowanie energii: 3 najbardziej obiecujące technologie

Produkcja energii ze źródeł odnawialnych jest niezbędnym warunkiem dekarbonizacji, ale wymaga opracowania zaawansowanych rozwiązań w zakresie magazynowania energii. W przeciwieństwie do paliw kopalnych, które umożliwiają wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej, dostosowując podaż do zapotrzebowania, źródła odnawialne dostarczają energię nieregularnie, z okresami nadwyżek. Dlatego tak istotne jest magazynowanie energii w godzinach szczytu produkcji i wykorzystywanie jej, gdy uzysk jest zmniejszony. W ten sposób można osiągnąć stabilniejszą wydajność energetyczną systemów zasilanych źródłami odnawialnymi. Oprócz baterii litowych najnowszej generacji, na bieżąco testowane są nowe systemy magazynowania. Przyjrzymy się 3 najbardziej obiecującym technologiom magazynowania energii.

Magazynowanie energii elektrycznej w ogniwach wodorowych

Ogniwa wodorowe stanowią ważną alternatywę dla akumulatorów litowo-jonowych. Warto wiedzieć, że kilka firm już aktywnie pracuje nad tą technologią. Jednym z możliwych rozwiązań jest hybrydowy system ogniw wodorowych, który zawiera wodór i ciekły elektrolit. System ten może samodzielnie wytwarzać wodór niezbędny do działania w obiegu zamkniętym, oferując konkurencyjne koszty magazynowania i okres użytkowania wynoszący 15–20 lat. Innym testowanym rozwiązaniem jest ogniwo wodorowo-niklowe, które wykorzystuje gazowy wodór jako elektrolit i wodorki metali na anodę i katodę. Niestety do przezwyciężenia jest jeszcze wiele problemów, zwłaszcza wysokie koszty i złożoność procesu produkcyjnego. Niektóre firmy twierdzą jednak, że przy użyciu tej technologii mogą produkować systemy magazynowania energii, które zapewnią wydajność na poziomie co najmniej 88% i trwałość do 20 lat lub 30 000 cykli.

Magazynowanie energii w sprężonym powietrzu

Inną obiecującą technologią jest magazynowanie sprężonego powietrza. CAES (magazynowanie energii w sprężonym powietrzu) i LAES (magazynowanie energii w ciekłym powietrzu) to podobne rozwiązania. W CAES wykorzystuje się wyłącznie sprężone powietrze, natomiast w LAES stosuje się sprężone powietrze, które jest schładzane do momentu skroplenia. Oba rozwiązania działają na bardzo podobnej zasadzie. System CAES akumuluje energię wytworzoną ze źródeł odnawialnych do sprężania powietrza i magazynuje ją w specjalnym zbiorniku, wykorzystując sprężarki i turbogenerator. Dlatego też, gdy zapotrzebowanie na energię jest bardzo duże i przekracza możliwości systemu, zmagazynowane sprężone powietrze napędza turbiny i pozwala na zwiększenie produkcji energii elektrycznej bez konieczności stosowania gazu. Systemy CAES charakteryzują się długą żywotnością, dużą pojemnością magazynowania i niskimi kosztami, a ponadto pomagają stabilizować sieć energetyczną. Technologia LAES pozwala na przechowywanie energii dłużej niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Systemy te wykorzystują proces chłodzenia, aby wprowadzić powietrze z otoczenia w stan ciekły, umożliwiający przechowywanie w zbiorniku. W szczycie zapotrzebowania na energię elektryczną ciekłe powietrze jest pompowane przez system wysokociśnieniowy, a sprężony gaz służy do napędzania turbiny i wytwarzania energii elektrycznej. W przeciwieństwie do CAES, systemy LAES nie zajmują naturalnych zbiorników, takich jak np. jaskinie.

Systemy magazynowania energii cieplnej

Magazynowanie energii elektrycznej jest dla technologów priorytetem, ponieważ większość systemów zasilanych energią ze źródeł odnawialnych wytwarza energię elektryczną. Oprócz ogniw wodorowych i systemów sprężonego powietrza istnieje wiele projektów w tym sektorze, takich jak akumulatory półprzewodnikowe, w których elektrolity są stałe, a nie płynne, akumulatory cynkowo-węglowe o dużej gęstości energetycznej oraz akumulatory litowo-siarkowe i grafenowe zaprojektowane w celu obniżenia kosztów baterii litowych oraz zmniejszenia zależności od pierwiastków ziem rzadkich. Jednocześnie badane są również systemy magazynowania energii cieplnej. Są to technologie, które umożliwiają przekształcenie energii elektrycznej w ciepło, magazynowane i w razie potrzeby ponownie przekształcane w energię elektryczną. Systemy te działają jak pompa ciepła, która pozyskuje energię cieplną z energii elektrycznej i wykorzystuje ciepło z otoczenia: powietrza, wody lub podłoża. Z drugiej strony prostsze systemy wykorzystują rezystor elektryczny i przenoszą ciepło poprzez efekt Joule'a (przechodzenie części energii elektrycznej przez przewodnik w celu wytworzenia energii cieplnej). Energię można magazynować na różne sposoby, na przykład za pomocą złóż płynnego piasku, stopionych soli lub systemów wykorzystujących skały i cement. Chociaż niedawna obniżka ceny litu przyczyniła się do rozpowszechnienia akumulatorów, jednak warto mieć świadomość, że powstają również nowe technologie magazynowania energii, które przysłużą się transformacji energetycznej i rozwojowi energii odnawialnych. Rozwiązania te mają na celu większą troskę o zrównoważony rozwój, dłuższą żywotność systemów magazynowania energii i wyższą wydajność przy niższych kosztach.