Karol Mórawski
Rozwój technologii w magazynowaniu zielonej energii. Transformacja energetyczna, bez której nie da już się funkcjonować…
Odnawialne źródła energii postrzegane są jako ekologiczne, ich atutem jest też możliwość funkcjonowania w modelu rozproszonym (prosumenckim). Postęp w dziedzinie projektowania i budowy turbin wiatrowych czy ogniw fotowoltaicznych sprawia, że energia w nich uzyskiwana staje się konkurencyjna cenowo wobec prądu z elektrowni cieplnych.
Pomimo tych zalet, OZE w dalszym ciągu muszą być uzupełniane poprzez konwencjonalne siłownie. Wyzwaniem pozostaje efektywne magazynowanie energii, wytworzonej przez niestabilne z zasady instalacje OZE.
Magazynowanie energii przez ponad sto lat blokowało rozwój elektromobilności pomimo, że to auto elektryczne po raz pierwszy przekroczyło magiczną barierę 100 km/h. U schyłku XIX stulecia, gdy wytworne automobile wyglądem przypominały konne powozy, a i pod względem prędkości nieznacznie od nich odbiegały, belgijski kierowca Camille Jenatzy rozpędził zasilany z akumulatorów bolid Jamais Contente do niewyobrażalnej podówczas szybkości 105,882 km/h. Spektakularny rekord nie wystarczył, by upowszechnić napęd elektryczny w transporcie drogowym. Przeciętny użytkownik oczekiwał od samochodu w większym stopniu cech długodystansowca niż sprintera. Tego zaś przez całe dekady nie były w stanie zapewnić akumulatory. Jeszcze w latach 80-tych elektryczne wersje miejskich aut, jak Peugeot 106, Citroen AX czy rodzimy Fiat Cinquecento traktowano w kategoriach ciekawostki – z całkowitą produkcją liczoną w setkach sztuk.
W energetyce odnawialnej magazynowanie energii ma kluczowe znaczenie. Pochmurne niebo oznacza problem nie tylko dla spacerowiczów, a na bezwietrzne dni narzekają nie tylko żeglarze. Zasoby energii, której w takich okolicznościach nie są w stanie wytworzyć farmy wiatrowe czy instalacje fotowoltaiczne, mogą być uzupełnione w dwojaki sposób. Stosowaną powszechnie formą jest miks energetyczny, łączący funkcjonowanie klasycznych i odnawialnych źródeł energii. Rozwiązanie to jest dyskusyjne wobec wytycznych Unii Europejskiej, zakładających osiągnięcie neutralności emisyjnej do roku 2050. Alternatywą jest magazynowanie energii, wszak tylko w ten sposób OZE mogą stać się dominującym modelem generowania prądu elektrycznego. Wbrew przeświadczeniu, iż za gromadzenie energii odpowiadają głównie akumulatory, zdecydowaną większość (ponad 95%) wszystkich magazynów na świecie stanowią elektrownie szczytowo – pompowe.
Jak to działa?
Zakłady te wykorzystują nadwyżkę energii elektrycznej do zasilania pomp, przetłaczających olbrzymie ilości wody ze zbiornika położonego niżej do rezerwuaru na wyższym poziomie. W czasie zwiększonego zapotrzebowania na energię, instalacja funkcjonuje jak klasyczna hydroelektrownia, siła opadającej wody zamieniana jest z powrotem na energię elektryczną. Elektrownie szczytowo-pompowe zalicza się do tzw. magazynów mechanicznych. Do tej samej kategorii należeć będą koła zamachowe czy też dźwigi, wykorzystujące nadwyżkę energii elektrycznej do unoszenia wielotonowych obciążników. Ten pierwszy układ był przed laty testowany w… transporcie miejskim, w postaci tzw. żyrobusu. Zasilany z masztów umieszczonych na przystankach silnik elektryczny, napędzał umieszczone pod podłogą pojazdu, potężne koło zamachowe, którego siła bezwładności pozwalała na pokonanie drogi do kolejnego postoju. Specyficzną formą mechanicznego magazynowania energii elektrycznej jest jej wykorzystanie do sprężania powietrza, nawet do kilkudziesięciu atmosfer.
Energia elektryczna może być magazynowana bezpośrednio – zarówno w klasycznych bateriach akumulatorów, jak też i w tzw. superkondensatorach, które są optymalnym rozwiązaniem do krótkookresowego gromadzenia prądu. Fani Formuły 1 oraz miłośnicy kolejnictwa zdają sobie sprawę, że tak różne pod każdym względem dziedziny łączy użycie superkondensatorów w celu odzysku energii podczas hamowania. Olbrzymie nadzieje wiązane są z wykorzystaniem energii elektrycznej w celu pozyskiwania wodoru, przez wielu postrzeganego jako prawdziwa przyszłość transportu samochodowego. Należy wreszcie wspomnieć o metodach termicznych, w swej istocie starych jak świat – któż nie zna poczciwego bojlera, który przez całe lata był wyposażeniem każdej łazienki? Dziś na tej zasadzie tworzy się systemy, pozwalające zgromadzić nadwyżkę energii.
Jak szybko rozwija się sektor magazynowania energii? Analitycy firmy Deloitte już dwa lata temu wskazywali na czynniki, stymulujące wzrost w tym segmencie rynku. Jednym z nich jest bez wątpienia gwałtowny spadek cen akumulatorów litowo-jonowych, które na przestrzeni lat 2010 – 2017 staniały pięciokrotnie – z 1000 dolarów do 209 dolarów za 1 kWh. Postęp jest też efektem rosnącej popularności zielonej energetyki. W ślad za czym idą subwencje i dotacje ze środków publicznych, jak również korzystne dla branży zmiany legislacyjne. Przykładem może być skierowany pod obrady parlamentu w grudniu ub.r. projekt nowelizacji ustawy Prawo energetyczne. Inicjatywa ta przewiduje wprowadzenie ujednoliconej definicji magazynowania, czego dotychczas brakowało w polskim systemie prawnym. Dla prosumentów istotne znaczenie będzie mieć zwolnienie z obowiązku uzyskania koncesji magazynów o mocy nieprzekraczającej 10 MW. Można się spodziewać, że tak oczekiwane zmiany będą kolejnym punktem zwrotnym w transformacji rodzimej branży energetycznej, na której skorzystają nasze płuca jak i portfele.
