Skraplanie powietrza i przechowywanie go w ogromnych zbiornikach próżniowych - to opracowana przez brytyjskich inżynierów technologia magazynowania energii do wykorzystania jej w stosownym momencie. Ma to pozwolić zagospodarować nadwyżki pochodzące np. z turbin wiatrowych, co pozwoli uniknąć przeciążeń sieci. Według specjalistów, proponowana technologia jest prosta, elegancka i może przetrwać lata.
W ostatnich dniach poruszenie w Wielkiej Brytanii wywołała informacja o tym, że właściciele tamtejszych turbin wiatrowych otrzymują spore dopłaty za wyłączenie ich na czas wichury. Takie wyłączenia są zarządzane, by uniknąć zbyt wysokich nadwyżek energii, które przeciążają sieć. Jednak szczególnie kontrowersyjny okazał się fakt, że część wypłat przekazano, zanim jeszcze doszło do załamania pogody.
Ta sytuacja obrazuje większy problem, dotyczący nie tylko Wielkiej Brytanii. Chociaż w ostatnich latach propaguje się korzystanie ze żródeł enegii odnawialnej, nie do końca wykształcono sposoby gospodarowania jej nadwyżkami. Te powstają niezależnie od człowieka - w przypadku turbin wiatrowych decydują o nich warunki pogodowe.
Pomysł lokalnego wynalazcy
"Energetyczny absurd" z Wielkiej Brytanii podziałał mobilizująco na tamtejszych specjalistów i skłonił ich do dyskusji nad sposobami wykorzystania nadwyżek energii. Naukowcy z brytyjskiego Instytutu Inżynierii Mechanicznej twierdzą, że można do tego wykorzystać specjalną technologię gromadzenia schłodzonego i skroplonego powietrza, która może konkurować w tej dziedzinie z akumulatorami i ogniwami wodorowymi.
Technologię opracował na użytek napędzania pojazdów Peter Dearman, lokalny wynalazca z Hertfordshire. Nowo powstała firma Highview Power Storage chce ją przystosować tak, by można było przechowywać energię do wykorzystywania jej dla potrzeb sieci energetycznej.
Schłodzić, skroplić i zachować energię
Proces dzieli się na kilka etapów. Najpierw nadwyżkę energii stosuje się do pobrania powietrza i usunięcia z niego dwutlenku węgla oraz pary wodnej (które mogłyby zamarznąć). Następnie to, co zostało, czyli głównie azot, zostaje schłodzone do -190 st. C, przez co się skrapla.
Zmiana stanu skupienia powietrza z gazu w ciecz pozwala zachować energię. Skroplone powietrze przechowuje się w gigantycznej kolbie próżniowej. Kiedy zapotrzebowanie na energię wzrasta, ciecz zostaje ogrzana do temperatury otoczenia i parując napędza turbinę elektryczną. Cały proces nie wymaga spalania, co pozwala uniknąć emisji szkodliwych gazów.
"Wygląda jak potencjalne rozwiązanie"
Przy częściowym wsparciu finansowym brytyjskiego rządu tę metodę przez dwa lata testowano na tyłach elektrowni w Slough (na terenie Buckinghamshire). Wyniki wywołały podziw urzędników.
- W każdym tygodniu pół tuzina ludzi próbuje przekonać mnie, że dysponują genialnym wynalazkiem. Jednak w tym przypadku mamy mądry pomysł, który rzeczywiście wygląda jak potencjalne rozwiązanie naprawdę wielkiego wyzwania, którym jest wykorzystanie rosnących ilości okresowych nadwyżek energii ze źródeł odnawialnych - powiedział szef brytyjskiej energetyki Tim Fox.
Fox wezwał rząd do uwzględnienia w przyszłych regulacjach dotyczących energii elektrycznej również przepisów, które skłonią przedsiębiorstwa do magazynowania energii na skalę przemysłową z wykorzystaniem różnych technologii, w tym metody skraplania powietrza.
Dobra lokalizacja podwyższy wydajność
Według Instytutu Inżynierii Mechanicznej, atrakcyjność tej metody polega na prostocie i elegancji procesu, który rozwiązuje nie tylko problem przechowywania energii, ale także odrębną kwestię odpadów przemysłowych. Choć wydajność tego procesu wynosi tylko 25 proc., znacznie podnieść może ją lokalizowanie kriogeneratorów obok zakładów przemysłowych albo elektrowni emitujących ciepło do atmosfery.
Inżynierowie z firmy Highview uważają, że wyprodukowane przez nich zestawy wykorzystujące tę metodę możgą z czasem ociągnąć nawet 70-procentową wydajność. Naukowcy z Instrytutu zgadzają się, że takie założenia są realistyczne.
Nie tylko akumulatory
- W Wielkiej Brytanii mamy świetnych inżynierów, których możemy wykorzystać do wdrożenia technologii takiej jak ta. Co więcej, wykorzystuje ona standardowe komponenty przemysłowe, co pozwala zmniejszyć ryzyko handlowe. Takie urządzenia przetrwają dziesięciolecia i mogą być naprawiane za pomocą klucza - ocenia Tim Fox.
Dotąd to akumulatory uważano za rozwiązanie, które w przyszłości będzie odgrywać ważną rolę w magazynowania energii, jednak według wielu specjalistów, w nadchodzących latach będzie wzrastać znaczenie innych metod, wspieranych przez rząd.
Zdecyduje ekonomia
- Magazynowanie to jedno z czterech narzędzi, którymi dysponujemy dla zrównoważenia podaży i popytu energii - obok włączania i wyłączania elektrowni opalanych gazem, połączeń wzajemnych oraz zarządzania popytem. Ostatecznie będzie to jednak zależało od rachunku ekonomicznego - podsumowuje Richard Smith, szef strategii brytyjskiej sieci energetycznej. Potwierdza to inny specjalista. - Jeśli nowe technologie magazynowania będą wdrażane przy niższych kosztach niż alternatywne opcje, będzie to korzystne dla systemu energetycznego - mówi John Scott z Zakładu Inżynierii i Technologii (IET).
Autor: js/mj / Źródło: BBC