Шта је складиштење енергије помоћу течног ваздуха и колико је исплативо

Како у свету расте употреба обновљивих извора енергије, чији удео први пут надмашује угаљ, расте и потреба да се та енергија ускладишти за време када сунце не сија и ветар не дува.

Док се једни окрећу системима литијумских батерија великог капацитета, а други реверзибилним хидроелектранама, мала, али индустрија која расте верује да постоји још боље решење - складиштење помоћу ваздуха.

У близини села Карингтона на северозападу Енглеске, постављају се темељи за највеће комерцијално постројење на свету за складиштење енергије на бази технологије течног ваздуха.

Ускладиштена енергија касније може да се испоручи у електромрежу када потражња премаши понуду.

Ако пројекат буде успешан, градиће се још оваквих постројења.

Ова технологија је тренутно скупа.

Али како расте потреба за складиштењем чисте енергије, компанија Хигхвиеw Поwер, која развија технологију течног ваздуха, верује да ће језичак на ваги превагнути у корист ове методе.

Погледајте видео: Зашто складиштимо течни ваздух

Прелазак на обновљиве изворе енергије је неопходан ако свет жели да смањи емисије гасова са ефектом стаклене баште и избегне најгоре последице климатских промена, али таква промена представља изазове за електроенергетске мреже.

Електране на фосилна горива, попут угља и гаса, могу по потреби да се укључују и искључују и због тога обезбеђују предвидљиво снабдевање електричном енергијом које може да се усклади са потражњом.

За разлику од фосилних горива, обновљиви извори енергије су променљиви, јер зависе од временских услова.

То значи да се понекад не производи довољно електричне енергије, због чега постоји ризик од нестанака струје, а понекад се производи превише, на пример током веома ветровитих дана, што може да изазове поремећаје у електромрежи.

Велики корак ка решењу овог проблема је складиштење вишка енергије, која може да се испоручи у мрежу када затреба.

То може да обезбеди поузданије снабдевање и смањи ризик од поремећаја у систему.

Деценијама су реверзибилне хидроелектране главно решење за складиштење енергије.

Када има вишка струје, она се користи да се вода пумпа у горњу акумулацију (језеро), а када је електрична енергија потребна, та вода се испушта кроз турбине и производи струју.

У свету је 2021. године постојало 160 гигавата из реверзибилних хидроелектрана.

У новије време, како расте потражња за складиштењем енергије, изграђени су системи батерија великог капацитета за складиштење енергије.

Капацитет великих батеријских система који су прикачени на електромреже порастао је са 1 ГW (гигават) 2013. године на више од 85 ГW у 2023. години, а више од 40 ГW, додато је управо у тој години, подаци су Међународне агенције за енергетику.

Решење је технологија течног ваздуха

Технологија складиштења енергије помоћу течног ваздуха је релативно нова.

Основна идеја постоји још од 1977. године, али јој се није придавало много пажње све до овог века.

Процес се одвија у три фазе.

У првој, ваздух из околине се узима и пречишћава.

Затим се врши вишеструко сабијање ваздуха док не достигне врло висок притисак.

У завршној фази се ваздух хлади до течног стања помоћу система измењивача топлоте, уређаја који служе за пренос топлоте са једног флуида (течности или гаса) на други.

„За овај процесс се користи вишак енергије из обновљивих извора из мреже", објашњава Шејлин Сетиген са Масачусетског технолошког института (МИТ), која проучава системе за складиштења енергије.

Када мрежи затреба енергија, течни ваздух се испумпава из резервоара, испарава и враћа у гасовито стање.

Током тог процеса покреће турбине које производе електричну енергију, а ваздух се ослобађа назад у атмосферу.

Главни изазов је изградити довољно оваквих складиштених капацитета да би се убрзала зелена транзиција на сврсисходан начин.

Погледајте видео: Хоће ли свет прихватити енергију ветра

Решење за привремено снабдевање електромреже

Објекат који се гради у близини села Карингтона биће највеће комерцијално постројење те врсте у свету.

Гради га компанија Хигхвиеw Поwер, која технологију складишетња енергије помоћу течног ваздуха развија већ 20 година.

Постројење ће моћи да ускладишти 300 мегават-сати електричне енергије, када затреба мрежи да испоручује 50 мегавата током шест сати, што ће „омогућити довољно ускладиштене чисте, обновљиве енергије да (привремено) задовољи потребе 480.000 домаћинстава", објашњавају из фирме.

Пуштање у рад постројења планирано је у две фазе, каже Ричард Батланд, извршни директор.

Турбина би требало да почне да ради у августу 2026. године.

У овој фази постројење нец́е производити електричну енергију, већ ће се користити само за стабилизацију електромреже.

Оператери мреже сада повремено укључују електране на гас ради стабилизације система, каже Батланд.

„То је огроман трошак за систем", указује.

Додаје и да његова компанија нуди алтернативу, и може да их „спречи да то раде".

У другој фази, која је планирана за 2027. годину, постројење ће складиштити енергију и испоручивати је у мрежу.

Компанија Хигхвиеw Поwер планира да приход оствари продајом електричне енергије мрежи у периодима велике потражње.

Погледајте: Јесу ли соларне фарме решење за климатске промене

Закључак

Иако је складиштење енергије кључна технологија, поставља се питање исплативости, каже Сетиген.

За студију која је објављена у марту, она и колеге истраживали су економску исплативост употребе течног ваздуха за складиштење енергије у 18 америчких држава.

Осам различитих сценарија декарбонизације упоредили су са различитим нивоима примене обновљивих извора енергије.

У свим случајевима, проценили су колико пројекат може да заради куповином и продајом електричне енергије током животног века од 40 година.

Технологија складиштења енергије помоћу течног ваздуха била би исплатива на Флориди и у Тексасу, али ни у једној другој анализираној савезној држави, и то само у најамбициознијем сценарију декарбонизације.

„За остале сценарије декарбонизације, нисмо уочили ниједан систем који би био економски исплатив", каже Сетиген.

Иако би ово могло површно да се протумачи као „негативан налаз", она наглашава да то не значи да је складиштење енергије помоћу течног ваздуха лоша замисао.

За почетак, намерно је применила конзервативне методе, а студија је показала да су друге методе складиштења енергије, попут реверзибилних хидроелектрана и батерија, још мање економски исплативе.

Највећи проблем је то што постројења за складиштење не би могла да остваре велику зараду у првим годинама рада, јер у америчкој електромрежи још нема довољно струје из обновљивих извора која покреће велике осцилације цена електричне енергије.

„Систем се не би довољно користио у првим годинама рада", каже она.

Власници постројења за складиштење енергије помоћу течног ваздуха могли би да сачекају неколико година, док енергија из обновљивих извори не подстакне веће осцилације цена струје, али би то успорило енергетску транзицију, каже Сетиген.

Уместо тога, она сматра да би владе требало да пруже подршку овој технологији.

Државне субвенције за почетне трошкове изградње система „могле би да буду одржив приступ за постизање економске исплативости у кратком року", каже она.

Поред тога, брже увођење обновљивих извора у мреже подстакло би веће осцилације цена електричне енергије, због чега би складиштење енергије било економски исплативије.

Сетиген износи и последњи аргумент у корист складиштења енергије помоћу течног ваздуха - јефтино је.

Технологије складиштења енергије често се процењују према „нивелисаном трошку складиштења", који процењује колико кошта свака јединица ускладиштене енергије током животног века пројекта.

За течни ваздух, тај трошак може да буде само 45 долара (око 38, 8 евра) по мегават-сату, у поређењу са 120 долара (103, 6 евра) за реверзибилне хидроелектране и 175 долара (151,1 евра) за литијум-јонске батерије.

„Иако ниједна од ових метода складиштења тренутно вероватно није исплатива без државне подршке, складиштење енергије помоћу течног ваздуха се издваја као нарочито повољна опција за постројења великог капацитета", каже Сетиген.

Батланд очекује да ће се електромреже ослањати на комбинацију различитих технологија складиштења енергије.

Реверзибилне хидроелектране су изузетно ефикасне и трају деценијама, али не могу свуда да се граде јер им је потребно снабдевање водом.

Батерије су веома ефикасне и могу да се поставе готово било где, али им је век трајања око 10 година.

Предност складиштења енергије заснованог на технологији течног ваздуха је што може да складишти енергију дуже од батерија, уз минималне губитке.

Свака земља која почне зелену транзицију, мора да прилагоди њен електроенергетски систем ради прикључења обновљивих извора.

„Обнављамо све електромреже широм света ради прикључења нових извора енергија", каже Батланд.

А то би врло вероватно могло да значи изградњу много постројења за складиштење енергије помоћу течног ваздуха.

ББЦ на српском је од сада и на Јутјубу, пратите нас ОВДЕ.

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Instagramу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на bbcnasrpskom@bbc.co.uk