W poszukiwaniu Złotego Graala energii odnawialnej
{więcej}Największą barierą w zastosowaniu energii ze źródeł odnawialnych na szerszą skalę jest ich niestabilność. Bez taniego i efektywnego sposobu na jej magazynowanie OZE pozostaną tylko źródłem energii, które może uzupełniać energię produkowaną z paliw kopalnych.
Dlatego jednym z największych wyzwań energetyki odnawialnej jest znalezienie rozwiązania umożliwiającego magazynowanie energii, gdy farmy wiatrowe czy fotowoltaiczne produkują jej nadmierną ilość, i wykorzystanie jej w okresach, gdy warunki pogodowe uniemożliwiają ich efektywne działanie.
Systemy magazynowania energii są już znane od wielu lat. Żaden z nich nie jest jednak na tyle efektywny i tani, aby można było go zastosować na szerszą skalę. Wyścig o technologie magazynowania energii z OZE jednak dopiero się rozpoczyna, a skala badań nad nimi daje nadzieję, że w najbliższej przyszłości doczekamy się taniego sposobu magazynowania energii ze źródeł odnawialnych.
W badaniach nad magazynowaniem energii przodują Niemcy, USA i Japonia, i to zapewne w jednym z tych krajów możemy spodziewać się przełomu. Pierwszy z tych krajów jako pierwszy na świecie wprowadził rządowy system dopłat do zakupu baterii pozwalających magazynować energię produkowaną w domowych systemach fotowoltaicznych, który będzie stymulować rozwój rodzimej branży magazynowania energii.
Ogromny potencjał gospodarczy i naukowy Niemiec, USA czy Japonii jest już od dłuższego czasu ukierunkowany na poszukiwanie technologii magazynowania energii mającej zastosowanie w samochodach elektrycznych czy pozwalających gromadzić energię ze źródeł fotowoltaicznych i wiatrowych, a znalezienie „Złotego Graala” dla energetyki odnawialnej zapewni gospodarkom jednego z tych krajów prymat w globalnym sektorze energetycznym. Japonia już teraz jest liderem rodzącej się elektrycznej motoryzacji, co potwierdza sukces hybrydowej Toyoty Prius czy w pełni elektrycznego Nissana Leaf.
Skala badań prowadzonych w zakresie magazynowania energii w japońskich, niemieckich czy amerykańskich ośrodkach naukowych pozwala przypuszczać, że rozwiązanie, które odmieni sektor energetyczny, dając nowy impuls do rozwoju energetyki odnawialnej i elektrycznej motoryzacji, powstaje już teraz choćby w Instytucie Fraunhofera, Massachusetts Institute of Technology czy na Uniwersytecie w Tokio.
Jak potrzebna jest już teraz wydajna technologia magazynowania energii pokazują choćby doświadczenia Niemiec, których system energetyczny nie jest już w stanie przyjąć energii produkowanej w okresach wzmożonej pracy farm wiatrowych czy fotowoltaicznych, co jest źródłem problemów niemieckich operatorów sieci przesyłowych czy dystrybucyjnych. Zastosowanie technologii magazynowania energii pozwoliłoby na gromadzenie energii, gdy powstaje jej za dużo, i oddawanie do sieci takiej ilości, na którą jest w danym momencie zapotrzebowanie.
Nad technologią, która może być odpowiedzią na potrzeby sektora OZE, pracują – obok wspomnianych jednostek badawczych – także naukowcy z SLAC National Accelerator Laboratory w amerykańskim Stanford University. Najnowszym efektem programu badawczego finansowanego przez amerykański rząd, jest opracowanie taniej i wytrzymałej – zdaniem autorów – technologii magazynowania energii.
– W celu wykorzystanie energii słonecznej czy wiatrowej na szerszą skalę, potrzebujemy wydajnej baterii wykonanej z tanich i dostępnych materiałów. (…) Jesteśmy przekonani, że nasza nowa bateria może być najlepszym dotąd opracowanym rozwiązaniem umożliwiającym regulowanie naturalnych wahań alternatywnych sposobów produkcji energii – ocenia Yi Cui ze stanfordzkiego SLAC. W celu opracowania efektywnego sposobu magazynowania energii z OZE amerykański rząd powołał Joint Center for Energy Storage Research. Jednym z jego ośrodków jest właśnie SLAC na Uniwersytecie Stanforda.
Schemat tradycyjnej baterii (po lewej) oraz schemat baterii opracowanej przez SLAC (po prawej). Źródło: SLAC.
Zdaniem naukowców ze SLAC, ich rozwiązanie jest dużo tańsze, bazuje bowiem jedynie na wykorzystaniu relatywnie tanich litu i siarki. Wyniki badań pokazują też relatywnie dobrą wytrzymałość baterii opracowanej w SLAC, umożliwiającą wykonanie ok. 2 tysięcy cykli ładowań.
Opracowanie nowej technologii magazynowania energii, jej sprawdzenie i przygotowanie do zastosowania na skalę przemysłową zajmie jeszcze z pewnością kilka lat, zapotrzebowanie na nią jest jednak już teraz ogromne i będzie rosnąć proporcjonalnie ze wzrostem potencjału farm wiatrowych czy fotowoltaicznych. Połączenie efektywnej i relatywnie taniej technologii magazynowania energii z domowymi czy przemysłowymi OZE otworzy nowy rozdział w rozwoju energetyki i diametralnie zmieni jej charakter.
gramwzielone.pl
