Bateria Carnota do długoterminowego przechowywania energii. Alternatywa dla Li-ion?
Na rynku energetycznym rośnie potrzeba długoterminowego przechowywania nadwyżek energii elektrycznej produkowanej przez elektrownie wiatrowe i fotowoltaiczne. W tej sytuacji na znaczeniu zyskują technologie zdolne przechowywać energię w innej postaci niż elektrochemiczna. Pilotażowy projekt State Power Investment Corp pokazuje, że ultrawysokotemperaturowe magazynowanie ciepła może stać się realnym elementem rynku długoterminowych magazynów energii (LDES).
Chińska grupa energetyczna State Power Investment Corp (SPIC) uruchomiła pilotażowy system magazynowania energii, który opiera się na różnicy temperatur. Rozwiązanie, określane przez spółkę jako „bateria Carnota” i funkcjonujące pod nazwą Chuno, zostało przetestowane w skali megawatowej i ma być alternatywą dla klasycznych magazynów litowo-jonowych oraz sprężonego powietrza.
Pierwsza faza testów zaliczona
Projekt osiągnął parametry 1 MW mocy oraz 4 MWh pojemności, a jego działanie zweryfikowano w ramach niezależnych testów. Jak podaje SPIC, system przeszedł siedem pełnych cykli ładowania i rozładowania, spełniając lub przekraczając założenia projektowe i zachowując stabilność pracy. Testy przeprowadził Xi’an Thermal Power Research Institute, co spółka podkreśla jako istotny element potwierdzający dojrzałość rozwiązania na poziomie inżynieryjnym.
W materiałach opublikowanych na portalu PV Magazine czytamy, że zastosowana technologia łączy cykl pompy ciepła z cyklem silnika cieplnego. W fazie ładowania energia elektryczna – w tym pochodząca z nadwyżek produkcji, np. z wiatru lub słońca – służy do wytworzenia skrajnych poziomów temperatur. Ciepło jest magazynowane przy temperaturach przekraczających nawet 560 st. C, a równolegle generowany jest chłód sięgający do -60 st. C. SPIC wskazuje, że w całym procesie jako czynnik roboczy wykorzystywane jest powietrze.
Podczas rozładowania zgromadzony gradient temperaturowy napędza turbiny, umożliwiając ponowną produkcję energii elektrycznej on-demand. System może również pracować w trybie skojarzonym, dostarczając – w zależności od potrzeb – energię elektryczną, ciepło i chłód. Takie podejście ma zwiększać elastyczność zastosowań, szczególnie w lokalizacjach o zróżnicowanym profilu zużycia energii.
Infrastruktura długoterminowego magazynowania na lata
Według deklaracji SPIC w konfiguracji docelowej sprawność cyklu elektrycznego przekracza 65 proc., a kluczową cechą technologii ma być brak degradacji parametrów w kolejnych cyklach. Spółka pozycjonuje więc Chuno jako długowieczną infrastrukturę energetyczną, a nie zasób o ograniczonej liczbie cykli, jak w przypadku części magazynów elektrochemicznych. Podawana gęstość energii na poziomie 80–120 kWh/m3 oraz brak istotnych ograniczeń lokalizacyjnych mają dodatkowo odróżniać to rozwiązanie od elektrowni szczytowo-pompowych czy niektórych magazynów bazujących na sprężonym powietrzu (CAES).
System magazynowania opracowany przez SPIC integruje m.in. sprężarki wysokotemperaturowe, turbiny dla wysokich i niskich temperatur, wymienniki ciepła pracujące w bardzo wysokich zakresach temperatur, magazyny ciepła na bazie soli stopionych oraz zaawansowane układy sterowania. W rozwój kluczowych komponentów, w tym sprężarki wysokotemperaturowej, zaangażowana była firma Harbin Electric.
SPIC wskazuje, że technologia ma być wykorzystywana przede wszystkim jako magazyn sieciowy do stabilizacji produkcji z OZE, a także jako narzędzie elastyczności dla elektrowni cieplnych i jądrowych. Dodatkowym kierunkiem zastosowań mają być parki przemysłowe i obiekty o dużym zapotrzebowaniu energetycznym, gdzie możliwość jednoczesnego zarządzania energią, ciepłem i chłodem może poprawić ekonomikę projektów.
Kontekst branżowy: LDES jako infrastruktura systemowa
Projekt SPIC wpisuje się w szerszą dyskusję branżową dotyczącą długoterminowego magazynowania energii (LDES). Eksperci rynku energetycznego wymieniają LDES jako kluczowy, wciąż niedostatecznie rozwinięty element transformacji energetycznej. Organizacja LDES Council podkreśla, że wraz ze wzrostem udziału zmiennych źródeł odnawialnych systemy elektroenergetyczne wymagają rozwiązań zdolnych do magazynowania energii w skali wykraczającej poza kilka godzin.
LDES Council zaznacza, że długoterminowe przechowywanie energii powinno być traktowane jako odrębna klasa infrastruktury energetycznej, a nie jedynie jako uzupełnienie krótkoterminowych magazynów bateryjnych. Technologie te umożliwiają przesuwanie wykorzystania energii w czasie w sposób niezbędny do stabilizacji systemów energetycznych opartych na OZE oraz do ograniczenia zależności tych systemów od konwencjonalnych rezerw mocy.
LDES Council zwraca również uwagę, że sektor długoterminowego przechowywania energii obejmuje różnorodne podejścia technologiczne, w tym rozwiązania mechaniczne, termiczne, elektrochemiczne i chemiczne, a ich rozwój powinien być dostosowany do konkretnych potrzeb systemowych i lokalnych warunków. Tempo wdrażania technologii LDES musi jednak znacząco przyspieszyć, aby mogły one skutecznie wspierać cele dekarbonizacji i bezpieczeństwa energetycznego.
Na tym tle pilotaż zrealizowany przez SPIC można odczytywać jako przykład wdrożenia technologii magazynowania energii, która odpowiada na postulaty branżowe dotyczące skali, trwałości i elastyczności zastosowań, podnoszone w debacie o przyszłym kształcie systemów energetycznych.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
