Producția de energie din surse regenerabile este esențială pentru decarbonizare, dar necesită dezvoltarea unor soluții avansate de stocare a energiei. Spre deosebire de combustibilii fosili, care oferă o modalitate versatilă de a produce energie electrică și termică, adaptând oferta la cerere, sursele regenerabile generează energie într-o manieră mai neregulată.

De aceea este esențială stocarea energiei în perioadele de producție de vârf și utilizarea ei când randamentul este redus, pentru a obține o performanță energetică mai stabilă a sistemelor alimentate din surse regenerabile. Pe lângă bateriile cu litiu de ultimă generație, sunt testate noi sisteme de stocare: să analizăm cele 3 tehnologii de top de stocare a energiei.

Stocarea energiei electrice în pile cu hidrogen

Pilele cu hidrogen sunt o alternativă viabilă la bateriile cu ioni de litiu pentru stocarea energiei electrice și sunt mai multe firme care lucrează la această tehnologie. O soluție posibilă este un sistem hibrid de pile cu hidrogen cu densitate mare de energie, care conține hidrogen și un electrolit lichid. Sistemul poate produce singur hidrogenul necesar pentru operarea circuitului închis, oferind costuri competitive de stocare și o durată de viață utilă de 15–20 de ani.

O altă soluție în curs de testare este o pilă cu hidrogen și nichel, care utilizează hidrogen gazos ca electrolit și hidruri metalice ca materiale pentru anod și catod. Există încă multe probleme care trebuie rezolvate cu pilele metal-hidrogen, în special costurile ridicate și complexitatea procesului de producție. Cu toate acestea, unele firme spun că pot produce sisteme de stocare a energiei cu această tehnologie care va oferi o eficiență de cel puțin 88% și o durată de viață de până la 20 de ani sau 30.000 de cicluri.

Stocarea energiei cu aer comprimat

O altă tehnologie eficientă pentru stocarea energiei este stocarea cu aer comprimat. CAES (stocarea energiei cu aer comprimat) și LAES (stocarea energiei cu aer lichid) sunt două soluții de stocare a energiei care sunt destul de similare. În CAES, se utilizează doar aer comprimat, în timp ce LAES utilizează aer comprimat care este răcit până când se lichefiază, dar ambele tipuri funcționează într-un mod foarte similar.

Sistemul CAES acumulează energia produsă din surse regenerabile pentru a comprima aerul și îl stochează într-un rezervor special, folosind compresoare și un generator cu turbină. Prin urmare, când cererea de energie este foarte mare și depășește capacitatea sistemului, aerul comprimat stocat alimentează turbinele și permite creșterea producției de energie electrică fără a recurge la gaz. Sistemele CAES au o durată lungă de viață, o capacitate mare de stocare și costuri reduse, contribuind, de asemenea, la stabilizarea rețelei electrice.

Tehnologia LAES permite, de asemenea, stocarea energiei mai mult decât bateriile litiu-ion actuale. Aceste sisteme funcționează folosind un proces de refrigerare pentru a transforma aerul prezent în mediul înconjurător în aer lichid, care este stocat într-un rezervor. În timpul cererii maxime de energie electrică, aerul lichid este pompat de un sistem de înaltă presiune, folosind acest gaz comprimat pentru a alimenta o turbină și a produce energie electrică. Spre deosebire de sistemele CAES, sistemele LAES nu au nevoie de rezervoare naturale greu de găsit, cum ar fi caverne subterane.

Sisteme de stocare a energiei termice

Stocarea energiei electrice este o prioritate în domeniul stocării energiei, deoarece majoritatea sistemelor alimentate cu energie produsă din surse regenerabile produc energie electrică. Pe lângă pilele cu hidrogen și sistemele cu aer comprimat, există multe proiecte în acest sector, cum ar fi bateriile cu semiconductori, în care electroliții sunt mai degrabă solizi decât lichizi, bateriile zinc-carbon cu densitate mare de energie și bateriile cu litiu-sulf și grafen concepute pentru a reduce costurile bateriilor cu litiu și pentru a reduce dependența de elementele rare.

În același timp, se studiază și sistemele de stocare a energiei termice. Acestea sunt tehnologii care pot transforma energia electrică în căldură, care este stocată și reconvertită în energie electrică dacă este necesar. Aceste sisteme funcționează ca o pompă de căldură, care obține energie termică din energie electrică și utilizează căldura naturală din aer, apă sau subsol. Sistemele mai simple, pe de altă parte, utilizează o rezistență electrică și transferă căldură prin efectul Joule (trecerea unei părți a energiei electrice printr-un conductor pentru a produce energie termică).

Energia poate fi stocată în diferite moduri, de exemplu folosind straturi de nisip fluid, săruri topite sau sisteme solide care utilizează roci și cimenturi speciale. În ultimii ani, prețul redus al litiului a accelerat răspândirea bateriilor pentru stocarea energiei, însă noile tehnologii de stocare a energiei vor contribui și mai mult la tranziția energetică și la dezvoltarea energiilor regenerabile. Aceste soluții vizează o mai mare sustenabilitate a mediului pentru sistemele de stocare a energiei, o durată de viață mai lungă și o eficiență mai mare, la costuri mai mici.