Kako u svetu raste upotreba obnovljivih izvora energije, čiji udeo prvi put nadmašuje ugalj, raste i potreba da se ta energija uskladišti za vreme kada sunce ne sija i vetar ne duva.
Dok se jedni okreću sistemima litijumskih baterija velikog kapaciteta, a drugi reverzibilnim hidroelektranama, mala, ali industrija koja raste veruje da postoji još bolje rešenje – skladištenje pomoću vazduha.
U blizini sela Karingtona na severozapadu Engleske, postavljaju se temelji za najveće komercijalno postrojenje na svetu za skladištenje energije na bazi tehnologije tečnog vazduha.
Uskladištena energija kasnije može da se isporuči u elektromrežu kada potražnja premaši ponudu.
Ako projekat bude uspešan, gradiće se još ovakvih postrojenja.
Ova tehnologija je trenutno skupa.
Ali kako raste potreba za skladištenjem čiste energije, kompanija Highview Power, koja razvija tehnologiju tečnog vazduha, veruje da će jezičak na vagi prevagnuti u korist ove metode.
Pogledajte video: Zašto skladištimo tečni vazduh
Prelazak na obnovljive izvore energije je neophodan ako svet želi da smanji emisije gasova sa efektom staklene bašte i izbegne najgore posledice klimatskih promena, ali takva promena predstavlja izazove za elektroenergetske mreže.
Elektrane na fosilna goriva, poput uglja i gasa, mogu po potrebi da se uključuju i isključuju i zbog toga obezbeđuju predvidljivo snabdevanje električnom energijom koje može da se uskladi sa potražnjom.
Za razliku od fosilnih goriva, obnovljivi izvori energije su promenljivi, jer zavise od vremenskih uslova.
To znači da se ponekad ne proizvodi dovoljno električne energije, zbog čega postoji rizik od nestanaka struje, a ponekad se proizvodi previše, na primer tokom veoma vetrovitih dana, što može da izazove poremećaje u elektromreži.
Veliki korak ka rešenju ovog problema je skladištenje viška energije, koja može da se isporuči u mrežu kada zatreba.
To može da obezbedi pouzdanije snabdevanje i smanji rizik od poremećaja u sistemu.
Decenijama su reverzibilne hidroelektrane glavno rešenje za skladištenje energije.
Kada ima viška struje, ona se koristi da se voda pumpa u gornju akumulaciju (jezero), a kada je električna energija potrebna, ta voda se ispušta kroz turbine i proizvodi struju.
U svetu je 2021. godine postojalo 160 gigavata iz reverzibilnih hidroelektrana.
U novije vreme, kako raste potražnja za skladištenjem energije, izgrađeni su sistemi baterija velikog kapaciteta za skladištenje energije.
Kapacitet velikih baterijskih sistema koji su prikačeni na elektromreže porastao je sa 1 GW (gigavat) 2013. godine na više od 85 GW u 2023. godini, a više od 40 GW, dodato je upravo u toj godini, podaci su Međunarodne agencije za energetiku.
- Reverzibilne hidroelektrane na Balkanu: Čuvari energije i ključ prelaska na obnovljive izvore
- Da li nam toplotni talasi ‘kradu’ struju
- Može li vetar da se ukrade
Rešenje je tehnologija tečnog vazduha
Tehnologija skladištenja energije pomoću tečnog vazduha je relativno nova.
Osnovna ideja postoji još od 1977. godine, ali joj se nije pridavalo mnogo pažnje sve do ovog veka.
Proces se odvija u tri faze.
U prvoj, vazduh iz okoline se uzima i prečišćava.
Zatim se vrši višestruko sabijanje vazduha dok ne dostigne vrlo visok pritisak.
U završnoj fazi se vazduh hladi do tečnog stanja pomoću sistema izmenjivača toplote, uređaja koji služe za prenos toplote sa jednog fluida (tečnosti ili gasa) na drugi.
„Za ovaj process se koristi višak energije iz obnovljivih izvora iz mreže“, objašnjava Šejlin Setigen sa Masačusetskog tehnološkog instituta (MIT), koja proučava sisteme za skladištenja energije.
Kada mreži zatreba energija, tečni vazduh se ispumpava iz rezervoara, isparava i vraća u gasovito stanje.
Tokom tog procesa pokreće turbine koje proizvode električnu energiju, a vazduh se oslobađa nazad u atmosferu.
Glavni izazov je izgraditi dovoljno ovakvih skladištenih kapaciteta da bi se ubrzala zelena tranzicija na svrsishodan način.
Pogledajte video: Hoće li svet prihvatiti energiju vetra
Rešenje za privremeno snabdevanje elektromreže
Objekat koji se gradi u blizini sela Karingtona biće najveće komercijalno postrojenje te vrste u svetu.
Gradi ga kompanija Highview Power, koja tehnologiju skladišetnja energije pomoću tečnog vazduha razvija već 20 godina.
Postrojenje će moći da uskladišti 300 megavat-sati električne energije, kada zatreba mreži da isporučuje 50 megavata tokom šest sati, što će „omogućiti dovoljno uskladištene čiste, obnovljive energije da (privremeno) zadovolji potrebe 480.000 domaćinstava“, objašnjavaju iz firme.
Puštanje u rad postrojenja planirano je u dve faze, kaže Ričard Batland, izvršni direktor.
Turbina bi trebalo da počne da radi u avgustu 2026. godine.
U ovoj fazi postrojenje neće proizvoditi električnu energiju, već će se koristiti samo za stabilizaciju elektromreže.
Operateri mreže sada povremeno uključuju elektrane na gas radi stabilizacije sistema, kaže Batland.
„To je ogroman trošak za sistem“, ukazuje.
Dodaje i da njegova kompanija nudi alternativu, i može da ih „spreči da to rade“.
U drugoj fazi, koja je planirana za 2027. godinu, postrojenje će skladištiti energiju i isporučivati je u mrežu.
Kompanija Highview Power planira da prihod ostvari prodajom električne energije mreži u periodima velike potražnje.
Pogledajte: Jesu li solarne farme rešenje za klimatske promene
Zaključak
Iako je skladištenje energije ključna tehnologija, postavlja se pitanje isplativosti, kaže Setigen.
Za studiju koja je objavljena u martu, ona i kolege istraživali su ekonomsku isplativost upotrebe tečnog vazduha za skladištenje energije u 18 američkih država.
Osam različitih scenarija dekarbonizacije uporedili su sa različitim nivoima primene obnovljivih izvora energije.
U svim slučajevima, procenili su koliko projekat može da zaradi kupovinom i prodajom električne energije tokom životnog veka od 40 godina.
Tehnologija skladištenja energije pomoću tečnog vazduha bila bi isplativa na Floridi i u Teksasu, ali ni u jednoj drugoj analiziranoj saveznoj državi, i to samo u najambicioznijem scenariju dekarbonizacije.
„Za ostale scenarije dekarbonizacije, nismo uočili nijedan sistem koji bi bio ekonomski isplativ“, kaže Setigen.
Iako bi ovo moglo površno da se protumači kao „negativan nalaz“, ona naglašava da to ne znači da je skladištenje energije pomoću tečnog vazduha loša zamisao.
Za početak, namerno je primenila konzervativne metode, a studija je pokazala da su druge metode skladištenja energije, poput reverzibilnih hidroelektrana i baterija, još manje ekonomski isplative.
Najveći problem je to što postrojenja za skladištenje ne bi mogla da ostvare veliku zaradu u prvim godinama rada, jer u američkoj elektromreži još nema dovoljno struje iz obnovljivih izvora koja pokreće velike oscilacije cena električne energije.
„Sistem se ne bi dovoljno koristio u prvim godinama rada“, kaže ona.
Vlasnici postrojenja za skladištenje energije pomoću tečnog vazduha mogli bi da sačekaju nekoliko godina, dok energija iz obnovljivih izvori ne podstakne veće oscilacije cena struje, ali bi to usporilo energetsku tranziciju, kaže Setigen.
Umesto toga, ona smatra da bi vlade trebalo da pruže podršku ovoj tehnologiji.
Državne subvencije za početne troškove izgradnje sistema „mogle bi da budu održiv pristup za postizanje ekonomske isplativosti u kratkom roku“, kaže ona.
Pored toga, brže uvođenje obnovljivih izvora u mreže podstaklo bi veće oscilacije cena električne energije, zbog čega bi skladištenje energije bilo ekonomski isplativije.
Setigen iznosi i poslednji argument u korist skladištenja energije pomoću tečnog vazduha – jeftino je.
Tehnologije skladištenja energije često se procenjuju prema „nivelisanom trošku skladištenja“, koji procenjuje koliko košta svaka jedinica uskladištene energije tokom životnog veka projekta.
Za tečni vazduh, taj trošak može da bude samo 45 dolara (oko 38, 8 evra) po megavat-satu, u poređenju sa 120 dolara (103, 6 evra) za reverzibilne hidroelektrane i 175 dolara (151,1 evra) za litijum-jonske baterije.
„Iako nijedna od ovih metoda skladištenja trenutno verovatno nije isplativa bez državne podrške, skladištenje energije pomoću tečnog vazduha se izdvaja kao naročito povoljna opcija za postrojenja velikog kapaciteta“, kaže Setigen.
Batland očekuje da će se elektromreže oslanjati na kombinaciju različitih tehnologija skladištenja energije.
Reverzibilne hidroelektrane su izuzetno efikasne i traju decenijama, ali ne mogu svuda da se grade jer im je potrebno snabdevanje vodom.
Baterije su veoma efikasne i mogu da se postave gotovo bilo gde, ali im je vek trajanja oko 10 godina.
Prednost skladištenja energije zasnovanog na tehnologiji tečnog vazduha je što može da skladišti energiju duže od baterija, uz minimalne gubitke.
Svaka zemlja koja počne zelenu tranziciju, mora da prilagodi njen elektroenergetski sistem radi priključenja obnovljivih izvora.
„Obnavljamo sve elektromreže širom sveta radi priključenja novih izvora energija“, kaže Batland.
A to bi vrlo verovatno moglo da znači izgradnju mnogo postrojenja za skladištenje energije pomoću tečnog vazduha.
BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.
Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]
- Stopama Nikole Tesle: Izvlačenje struje iz vlage u vazduhu kao izvor napajanja uređaja
- Da li su solarni paneli ekološka katastrofa u nastajanju
- Vetar kao energetska revolucija koju treba pažljivo voditi
- Energija okeana: Mogu li talasi zaista da napajaju domove
- Najvažnije pitanje o litijumu i baterijama na koje nemamo odgovor
- Kako bi peščana baterija mogla da transformiše čistu energiju
Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici, ali i na X nalogu. Pretplatite se na PDF izdanje lista Danas.
