Prawdopodobnie najlepszy
portal analityczny w Polsce
poświęcony energetyce



Brakujące ogniwo energetyki

Kategoria: Sieci , OZE , Rynek energii

tagi: magazynowanie energii sieci energetyczne 

Magazynowanie energii staje się powoli rzeczywistością. Nawet jeśli technologia jest wciąż niedojrzała, to już można na niej świetnie zarobić.

Jeśli energetykę opartą na źródłach odnawialnych przyrównać do samochodu, to trudno zaprzeczyć, że kolejne jego modele są coraz lepsze. Szybsze, bardziej wydajne, oszczędne, z fajniejszymi gadżetami, niższym zawieszeniem (mniejszy opór!) itd. Tylko droga, po której jadą nasze coraz lepsze bolidy pozostaje cokolwiek wyboista. Ci w najbardziej wypasionych odkryli parę skrótów na szosę sąsiada, którą dostojnie suną kopcące i niezdolne do szybkich manewrów ciężarówki. Można dodać gazu, trochę się poprzepychać, zamieszać, ale w końcu trzeba uciekać do siebie. Sąsiadom oczywiście niezbyt się to podoba i już stawiają na skrótach jakieś wachy ze szlabanami. Wypadałoby poważnie pomyśleć o zasypaniu własnych wybojów.

Zobacz więcej: Sytuacja na granicy Polski i Niemiec grozi europejskim blackoutem

No właśnie, żeby ruszyć ku świetlanej przyszłości z odnawialnym gazem do dechy, powinniśmy wyrównać drogę. Bo ruch na niej coraz większy, więc i wybojów przybywa. Trochę największych dziur dało się zalać bardzo dobrym materiałem, problem w tym, że w zasadzie jest on już na wyczerpaniu. Jakby resztę zasypać drobniejszym kruszywem, byłoby gładko. W zasadzie można je kupić, tylko ta cena...

Wracając do energetycznej rzeczywistości, łatwo się domyśleć, że część dziur w odnawialnej szosie dało się załatać największymi magazynami energii czyli elektrowniami szczytowo-pompowymi. Siłą rzeczy nie da się ich jednak wybudować tyle, by załatwić sprawę. Pozostaje drobne kruszywo, czyli odpowiednio mniejsze magazyny. Być może kiedyś wyjdzie coś rozsądnego z technologii, opartych na produkcji wodoru. Na razie wydajność elektrolizy zasilanej prądem ze słońca czy wiatru jest dramatycznie mała, koszty olbrzymie, a i sam wodór nie jest wymarzonym nośnikiem. Choćby ze względu na małą gęstość energii i tendencję do „przeciekania” przez większość materiałów. Zdecydowanie bardziej zaawansowani jesteśmy w technologiach akumulatorów energii elektrycznej, popularnie zwanych bateriami.

Motoryzacyjne aluzje są tu jak najbardziej na miejscu, bo to przemysł samochodowy oczekuje dla coraz popularniejszych elektrycznych wehikułów lepszych i tańszych baterii. Stawce przewodzą dziś akumulatory litowo-jonowe, ogniwa oparte o prosty i wydajny mechanizm elektrochemiczny. Nie trzeba ich rozładowywać do końca, co było wadą poprzedniej generacji akumulatorów niklowych, dobrze znoszą szybkie ładowanie, są chwilowo bezkonkurencyjne jeśli chodzi o gęstość gromadzonej energii (2,5-5 razy więcej na jednostkę masy niż akumulator kwasowo-ołowiowy) i wykazują jeszcze pewien potencjał rozwojowy. W zeszłym roku właściciel Tesli, Elon Musk wziął przeznaczoną do samochodów baterię o pojemności 7 kWh, elegancko ją opakował i wyposażył, aby mogła pełnić rolę domowego magazynu energii, np. z paneli słonecznych, po czym rzucił na rynek za 3 tys. dol. Mimo krytycznych opinii, że np. w USA bateria spłaci się po 30 latach, zamówienia sięgnęły miliarda dolarów, a na pniu sprzedała się cała produkcja na rok w przód. Za pięć lat Tesla ma otworzyć olbrzymią, futurystyczną fabrykę podobnych baterii. Rychło znajduje naśladowców – baterie domowe zaczyna już  produkować Schneider Electric.

Musk nie jest pierwszy. Systemy mniejsze lub większe, nawet o pojemności rzędu 1 MWh i megawatowej mocy są już komercyjnie dostępne, także z przeznaczeniem dla lokalnych, izolowanych sieci energetycznych opartych o OZE. Takie układy będą się tworzyć w miarę rozwoju energetyki odnawialnej, ale popyt na magazyny do nich trudno porównywać z sukcesem Tesli. W dodatku większość dostępnych urządzeń jest opartych jeszcze na akumulatorach kwasowo-ołowiowych, których parametry znacznie ustępują ogniwom litowo-jonowym.

Baterie te przez ostatnie 20 lat staniały znacząco, ale tempo spadku ostatnio wyhamowało. W miarę szlifowania technologii produkcji decydującą rolę w cenie zacznie grać znaczny udział surowców, a zwłaszcza samego litu. Metal ten jest bardzo rozpowszechniony, ale jednocześnie rozproszony i nadające się do eksploatacji złoża nie są zbyt wielkie. W dodatku ponad połowa zasobów jest skoncentrowanych na dnie wyschniętych słonych jezior na pograniczu Argentyny, Boliwii i Chile. Spadek kosztów wytwarzania może więc zostać zniweczony przez wzrost cen. Zwłaszcza, że potencjalnie znacznie lepsza bateria – litowo-siarczkowa także będzie oparta na tym pierwiastku.

Ewentualny problem z litem skłonił do poszukiwania ogniw, wykorzystujących inne reakcje elektrochemiczne. Obiecująco zapowiada się bateria, wykorzystująca zamiast drogiego litu znacznie tańszy glin, czyli aluminium i związki z rodziny chloroglinianów do przenoszenia ładunku elektrycznego. Ogniwo np. błyskawicznie się ładuje, ale z drugiej strony wymaga katody w formie grafitowej „piany”, której cena chwilowo jest kosmiczna.

Wcale nie jest jednak przesądzone, że magazyny mają mieć formę zamkniętego ogniwa o zdolności zgromadzenia konstrukcyjnie określonej ilości energii. Teoretycznie nieograniczoną pojemność mają baterie przepływowe. W ogniwach tego typu dwa elektrolity wymieniają ładunek poprzez odpowiednią, jonoprzepuszczalną membranę. Przepuszczenie prądu wywołuje po obu stronach określone reakcje redukcji i utlenienia. Gdy zamiast zasilania podłączymy odbiornik, reakcje przebiegają odwrotnie, dostarczając prądu. Ilość możliwej do zgromadzenia – i oddania – energii zależy tylko i wyłącznie od ilości elektrolitu. Można nawet zbudować układ z wymiennymi zbiornikami.

Jednak jak to w chemii często bywa, najlepsze rezultaty uzyskuje się przy użyciu najbardziej zjadliwych substancji. W przypadku wydajnego ogniwa wanadowego musimy używać stężonego kwasu siarkowego, w wielu innych odmianach jednym z elektrolitów jest wyjątkowo agresywny kwas bromowodorowy. Skonstruowanie membrany o rozsądnej cenie, która oprze się takim związkom jest prawdziwym wyzwaniem. Z drugiej strony, w laboratoriach zbudowano już ogniwo bez agresywnych roztworów, oparte na tanich odczynnikach – cynku i związkach jodu. Jest też już bateria, w której jeden z elektrolitów to wodny roztwór pewnego związku organicznego. Ogniwo o tyle ciekawe, że daje moc aż 6 kW z metra kwadratowego membrany. Substancji, możliwych do użycia w odwracalnych bateriach są tysiące, jak nie miliony. Siłą rzeczy badania będą się posuwały małymi krokami i wieloma drogami.

Niemcy uruchomiły niedawno program wsparcia magazynów energii, licząc na powtórzenie sukcesu fotowoltaiki , gdzie koszty spadały błyskawicznie.

Pytanie, czy istnieje coś, co dokona prawdziwego przełomu i umożliwi tanie, powszechne i bezpieczne gromadzenie energii. Stanisław Lem w swojej ostatniej powieści „Fiasko” opisywał „przedział Holenbacha”, po dotarciu do którego wszystko staje się możliwe, nawet unicestwianie całych planet. Problem w tym, że wcześniej trzeba się domyślić jego istnienia i podążyć w odpowiednim kierunku. Zdanie, że przełomem dla OZE będzie powszechne magazynowanie energii to oklepany banał. W zasadzie każdy pomysł reklamuje się hasłem, że może to być „przełom”. Ale czy trafiliśmy już na ten właściwy ślad? A może trafiliśmy, tylko o tym jeszcze nie wiemy? W końcu Fritz Strassmann też na początku nie wiedział, co oznacza fakt, że jądra uranu rozlatują mu się na kawałki.

 

Dodaj komentarz

Kod antyspamowy
Odśwież



Zamów cotygodniowy newsletter



20 stopień zasilania po roku - jest poprawa, ale mogłoby być lepiej

Mija dokładnie rok od  przerw w dostawach prądu dla tysięcy polskich przedsiębiorstw. Czy nasza energetyka odrobiła gorzką lekcję?

czytaj dalej...

Ruszył handel energią z Niemcami

Po dwóch latach przerwy handel energią elektryczną z Niemcami ponownie odżywa. To efekt budowy po polskiej stronie tzw. przesuwników fazowych, które pomagają odblokować połączenia transgraniczne na zachodzie i południu Polski. Dzięki temu rośnie nasze bezpieczeństwo, spadają ceny na rynku hurtowym, ale Polska ponownie staje się importerem energii elektrycznej.

czytaj dalej...

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.