Szukając św. Graala energetyki

Kategoria: OZE , Technologie i innowacje

tagi: innowacje magazynowanie energii OZE 

Trwa wyścig o to, kto pierwszy opracuje i dostarczy technologię magazynowania prądu na szeroką skalę.

Niemcy pobiły niedawno historyczny rekord produkcji energii ze słońca. Dokładnie 17 kwietnia o godzinie 13:00 w sieci pracowały panele fotowoltaiczne o łącznej mocy 25 gigawatów. Dla porównania - to odpowiednik blisko dwóch trzecich mocy, którymi dysponuje cała polska energetyka. Ale jeśli chodzi o niemieckie warunki, to jeszcze nie wszystko, bo tego samego dnia, tyle że godzinę później, w systemie dostępne były kolejne 24 gigawaty mocy w farmach wiatrowych. Podsumowując – odnawialne źródła energii 17 kwietnia 2015 r. zaspokoiły w Niemczech ponad połowę dziennego zapotrzebowania na prąd.

Wprowadziły też niezłe zamieszanie w tamtejszym systemie energetycznym. Wypchnęły z kolejki wiele czekających w gotowości elektrowni na węgiel i gaz. Zalew zielonego prądu sprawił, że cena energii elektrycznej w hurcie spadała momentami poniżej zera. Jak to możliwe? Żeby pozbyć się nadmiaru energii ze słońca i wiatru dostawcy byli w stanie dopłacić, byle tylko znaleźć odbiorcę.

A gdyby tak udało się zmagazynować nadwyżki wtedy, gdy prąd jest darmowy lub wart mniej niż zero i korzystać z niego wtedy, gdy nie ma słońca i jest bezwietrznie? Nad odpowiedzią na to pytanie najbardziej zaawansowane ośrodki naukowe i koncerny energetyczne głowią się od lat. Wynalezienie sprawnego sposobu na magazynowanie prądu po akceptowalnym koszcie to święty Graal światowej energetyki.

Budowa wielkich magazynów energii pozwoliłaby zwiększyć stabilność jej dostaw i ograniczyłaby konieczność budowy nowych elektrowni. W skali mikro, czyli dla miast, osiedli czy gospodarstw domowych, również oznaczałaby większe bezpieczeństwo i niezależność. Możliwe byłoby bardziej efektywne wpasowanie do systemu odnawialnych źródeł prądu, czy tanie zasilanie samochodów elektrycznych. Krótko mówiąc – chodzi o przewrót technologiczny, a właściwie energetyczny.

Dotychczas jednak nie udawało się opracować metody magazynowania, która byłaby wystarczająco efektywna. Przykład? Jeśli ruszymy z Warszawy najnowszą wersją najsłynniejszego na świecie samochodu elektrycznego – Tesla – to mimo jego przekraczającej 250 tys. zł ceny istnieje ryzyko, że nie da się bez ładowania baterii dojechać do Trójmiasta. Zamiłowanie do aut na prąd potrafi przetrzebić kieszenie najbogatszych. Norwedzy, którzy szczycą się tym, że w 2014 r. co piąty sprzedawany u nich samochód miał napęd elektryczny, w tym roku właśnie ze względu na hojny system wsparcia dla aut na baterie, liczą się ze spadkiem wpływów budżetowych z podatków od samochodów o 2 mld koron (blisko 1 mld zł).

Właściciel Tesli jednak nie daje za wygraną i firma pracuje nad nowymi, bardziej efektywnymi rozwiązaniami. Latem tego roku zacznie realizować pierwsze zamówienia na swój najnowszy produkt – Powerwall. To litowo-jonowa bateria domowego użytku, która może zmagazynować, w zależności od wersji – 7 lub 10 kWh energii. Jeśli przeliczyć to na polskie warunki, to z w pełni naładowanej baterii średnie gospodarstwo domowe (o rocznym zużyciu ok. 2400 kWh) można byłoby zasilić przez co najmniej dobę. Ograniczenia techniczne sprawiają jednak, że akumulator może obsłużyć rocznie tylko 50 cykli ładowania-rozładowania.

Tesla dąży do tego, by akumulator ładować energią z paneli słonecznej lub z sieci (gdy stawki będą najniższe) i będzie stanowić źródło energii w szczycie wieczornym lub zabezpieczenie na wypadek awarii. To na razie jednak tylko teoria. Już pobieżne analizy wykazały, że Powerwall nie będzie dobrze współpracować z dachowymi panelami słonecznymi i nawet w warunkach amerykańskiego rynku, czyli przy dużo wyższym niż np. w Polsce zużyciu energii na mieszkańca, instalowanie tej baterii nie jest dziś opłacalne. Niektóre amerykańskie media określiły wręcz Powerwall mianem „kolejnej drogiej zabawki dla zielonych bogaczy”.

Ale nawet jeśli Powerwall nie jest innowacją, która byłaby w stanie zrewolucjonizować całą energetykę, to stanowi spory krok naprzód. Akumulator o pojemności 10 kWh bez niezbędnej w tym przypadku przetwornicy i robocizny kosztuje 3,5 tys. dolarów, czyli przy dzisiejszym kursie około 12,7 tys. zł. W porównaniu z dostępnymi wcześniej technologiami oznacza ścięcie kosztów o około połowę. I z pewnością nie jest ostatnim słowem Elona Muska – właściciela Tesli.

Wprowadzenie tej baterii na rynek stanowi też krok naprzód ku temu, by magazynowanie energii trafiło „pod strzechy” na szeroką skalę. Wytycza kierunek, w którym zmierzają prace innowacyjne na całym świecie.

Niemcy również idą w kierunku wspierania domowych systemów magazynowania energii. W nadchodzących latach przybywać będzie instalacji, którym skończy się okres korzystania z przyznawanych w ramach reformy Energiewende taryf gwarantowanych (tzw. feed-in). Możliwość wspierania dalszej opłacalności małych instalacji OZE poprzez połączenie ich z akumulatorami wygląda kusząco. Dlatego największa w tej branży w UE firma Sonnenbatterie staje do wyścigu z Teslą. By wzmocnić swoje szanse, weszła w alians z amerykańską Songevity.

Jak jednak zwracają uwagę niektórzy eksperci, na innowacjach w dziedzinie magazynowania energii świat się nie kończy. Spore nadzieje pokładane są w ogniwach wodorowych, czy może szerzej – paliwowych. W przeciwieństwie do standardowych baterii ogniwa paliwowe nie muszą zostać wcześniej załadowane. Zasada ich działania opiera się na konwersji energii chemicznej na cieplną czyli na tym, że energia elektryczna powstaje w reakcji utleniania się stale dostarczanego z zewnątrz paliwa, np. wodoru. Wadą ogniw są jednak niskie moce i napięcia, które dotychczas udaje się z ich pomocą uzyskiwać. Problemem są też koszty, ponieważ do przeprowadzenia reakcji niezbędny jest katalizator, którym często jest metal szlachetny.

Podsumowując – innowacje w dziedzinie baterii ani ogniwa paliwowe nie stały się dotychczas metodą na wielkoskalowe magazynowanie energii. Jest wiele czynników wpływających na to, która z tych technologii może wygrać w przyszłości. Głównymi kryteriami, na którym dziś wszystkim zależy są niskie koszty, jak najwyższa sprawność i żywotność.

Za ciekawostkę w tej dziedzinie można uznać projekt, którego podjęły się Polska Grupa Energetyczna  i Gaz-System. Dwie państwowe firmy przeanalizują wspólnie możliwości budowy instalacji „power-to-gas”, która mogłaby magazynować nadwyżki energii z farm wiatrowych przetwarzając ją na inny nośnik, tj. na paliwo gazowe jakim jest wodór. Nadzieje pokładane są w tym, że dzięki procesowi elektrolizy uzyskany zostanie wodór, który da się wtłoczyc do sieci gazowej i będzie dalej wykorzystany jako zeroemisyjny nośnik energii. Na razie podpisano list intencyjny w tej sprawie.

Równolegle z pracami nad magazynowaniem energii trwa też innowacyjny wyścig o to kto zbuduje bardziej sprawne, dynamiczne i nowoczesne elektrownie węglowe, gazowe, biomasowe, ale też słoneczne czy wiatrowe. Ludzie sięgają również po bardziej niekonwencjonalne i nie do końca jeszcze zbadane metody pozyskiwania energii z fal i pływów morskich. W przypadku Polski od lat niespełnionym marzeniem pozostaje wdrożenie na szeroką skalę tzw. technologii czystego zgazowywania węgla. Japończycy z kolei pracują nad technologią bezprzewodowego przesyłu energii.

Coraz częściej mówi się o globalnym trendzie, jakim jest odchodzenie od energetyki wielkoskalowej na rzecz lokalnych źródeł energii. To właśnie one w zestawieniu z innowacjami w dziedzinie magazynowania mogą zrewolucjonizować energetykę na skalę, jaką od dwóch dekad obserwujemy w telekomunikacji na skutek tego, że telefonia stacjonarna została wyparta przez komórkową.
Jak pokazują przykłady telekomów i firm IT, tylko firmy, które będą w stanie okiełznać i wykorzystać innowacje zaburzające dotychczasowe status quo całej branży, wyjdą obronną ręką z technologicznej rewolucji, która toczy się każdego dnia.

Dodaj komentarz

Kod antyspamowy
Odśwież



Zamów cotygodniowy newsletter

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.

Akceptuje pliki cookie z tej strony.