Rewitalizacja technologii z przeszłości: Pierwszy na świecie obiekt magazynowania energii w postaci ciekłego powietrza powstaje w Anglii
Wraz z dynamicznym wzrostem zużycia energii odnawialnej, przekraczającym po raz pierwszy poziom produkcji energii z węgla, rośnie również pilna potrzeba magazynowania energii, która jest wytwarzana, gdy wiatr nie wieje, a słońce nie świeci. Choć na rynku dostępne są rozwiązania takie jak baterie litowo-jonowe czy elektrownie szczytowo-pompowe, niewielka, lecz rosnąca branża wierzy w lepszą alternatywę: magazynowanie energii oparte na powietrzu. W Anglii, niedaleko wioski Carrington w północno-zachodniej części kraju, realizowany jest projekt pierwszego na świecie komercyjnego obiektu magazynowania energii w postaci ciekłego powietrza, który ma na celu rewolucję w sposobie przechowywania i wykorzystania czystej energii.
Wyzwania transformacji energetycznej
Przejście na energię odnawialną jest kluczowe dla redukcji emisji gazów cieplarnianych i uniknięcia najgorszych skutków zmian klimatycznych. Jednakże, taka transformacja stwarza poważne wyzwania dla funkcjonowania sieci elektroenergetycznych. Tradycyjne elektrownie węglowe i gazowe charakteryzują się możliwością elastycznego włączania i wyłączania, zapewniając stabilne i przewidywalne dostawy energii, idealnie dopasowane do zapotrzebowania. Odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna i wiatrowa, są z natury niestabilne – ich produkcja zależy od warunków pogodowych. W rezultacie, czasami następuje niedobór energii, co grozi przerwami w dostawach, a czasem nadmiar, który może uszkodzić infrastrukturę sieciową. Rozwiązaniem jest magazynowanie nadwyżek energii, które można następnie uwolnić, gdy jest ona potrzebna, zapewniając niezawodność i minimalizując ryzyko uszkodzeń.
Ciekły Powietrze – Zapomniana Technologia?
Pomysł wykorzystania powietrza w postaci ciekłej do magazynowania energii nie jest nowością. Już w 1977 roku po raz pierwszy pojawiła się koncepcja, jednak przez dziesięciolecia pozostawała w tyle za innymi rozwiązaniami. Ostatnio, dzięki postępom technologicznym i rosnącemu zapotrzebowaniu na efektywne systemy magazynowania, technologia ta zyskuje na popularności.
Obecnie, dominującym sposobem magazynowania energii jest elektrownia szczytowo-pompowa. Nadmiar energii elektrycznej jest wykorzystywany do pompowania wody na wyższą wysokość, gdzie jest ona przechowywana w zbiornikach za tamą. Gdy występuje zapotrzebowanie na energię, woda jest uwalniana i przepływa przez turbiny, generując elektryczność. Magazynowanie energii w postaci ciekłego powietrza oferuje alternatywne podejście.
Jak Działa Magazynowanie Energii w Ciekłym Powietrzu?
Proces magazynowania energii w postaci ciekłego powietrza składa się z trzech kluczowych etapów. Najpierw, powietrze pobierane jest z otoczenia i poddawane procesowi oczyszczania. Następnie, poddaje się je ciągłej kompresji, podnosząc ciśnienie do bardzo wysokiego poziomu. Ostatni etap to schładzanie powietrza do temperatury, w której przechodzi ono w stan ciekły, przy użyciu urządzeń wielostrumieniowych wymienników ciepła – skomplikowanych systemów, które umożliwiają kontrolowany transfer ciepła pomiędzy różnymi substancjami o różnych temperaturach.
Kiedy sieć elektroenergetyczna potrzebuje dodatkowej energii, cieczy powietrze jest uwalniane ze zbiornika i poddawane procesowi parowania, zamieniając się ponownie w gaz. Gaz ten napędza turbiny, generując energię elektryczną, która trafia do sieci. Po wytworzeniu energii, powietrze jest uwalniane z powrotem do atmosfery.
Kluczowym elementem efektywności tego procesu jest odzyskiwanie ciepła. Kompresja powietrza generuje ciepło, które można wykorzystać do wspomagania procesu schładzania i zmiany stanu skupienia cieczy powietrza. Bez tego, efektywność procesu oscyluje w okolicach 50%, podczas gdy dzięki odzyskiwaniu ciepła można osiągnąć ponad 60%, a nawet 70%.
Potencjał i Wyzwania Rozwoju
Projekt w Carrington to pierwszy krok w kierunku wdrożenia tej technologii na szeroką skalę. Deweloperzy projektu, Highview Power, są przekonani, że magazynowanie energii w postaci ciekłego powietrza może znacząco przyczynić się do zastąpienia paliw kopalnych czystą energią odnawialną. Choć obecnie technologia ta jest relatywnie kosztowna, rosnące zapotrzebowanie na magazynowanie energii może doprowadzić do obniżenia kosztów i uczynić ją bardziej konkurencyjną.
Podobne demonstracyjne instalacje magazynowania energii w postaci ciekłego powietrza zostały zbudowane w kilku krajach, w tym w Chinach, w prowincji Qinghai. Sukces tych projektów jest kluczowy dla przekonania inwestorów i rządów do wdrożenia tej technologii na szeroką skalę, co przyspieszy transformację energetyczną i pomoże ograniczyć wpływ działalności człowieka na klimat. Przyszłość magazynowania energii może leżeć w zapomnianej technologii, która powraca, aby zrewolucjonizować sposób, w jaki wykorzystujemy energię odnawialną.