Nowy trend w energetyce. Magazynowanie energii jako filar przyszłości

Magazynowanie energii na potrzeby sieci dystrybucyjnych nabiera coraz większego znaczenia. Według szacunków Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) wielkoskalowe magazyny energii są obecnie najszybciej rozwijającą się technologią w energetyce. Agencja prognozuje, że w 2025 r. moc wielkoskalowych magazynów energii na świecie zostanie zwiększona o ok. 80 GW, co oznacza ośmiokrotny wzrost od 2021 r.

Wielkoskalowe magazyny energii rozwijają się z powodu czterech istotnych czynników. Pierwszym z nich jest globalny wzrost produkcji energii ze słońca i wiatru – naturalnych źródeł, których dostępność podlega okresowym wahaniom. Obecnie na niektórych rynkach energia słoneczna i wiatrowa odpowiadają nawet za połowę generowanej mocy, co w pochmurne i bezwietrzne dni może stanowić prawdziwy problem i przyprawiać operatorów sieci o ból głowy. Duże akumulatory podłączone do sieci dystrybucyjnej, magazynujące energię podczas szczytów produkcyjnych i uwalniające ją w okresach wysokiego zapotrzebowania, skutecznie rozwiązują ten kłopot. IEA przewiduje, że w 2025 r. połączenie instalacji fotowoltaicznych i magazynów akumulatorowych będzie rozwiązaniem tańszym od produkcji energii w elektrowniach węglowych w Chinach i w nowych elektrowniach gazowych w USA.

Drugim czynnikiem stymulującym rozwój magazynowania energii na potrzeby sieci dystrybucyjnych jest spadek cen akumulatorów litowo-jonowych (takich, jak te używane w laptopach, smartfonach, a ostatnio również w samochodach elektrycznych) spowodowany nadprodukcją akumulatorów w Chinach. Od 1991 r. ich cena spadła o 97 proc., a w 2025 r. ceny akumulatorowych magazynów energii mają zrównać się z cenami akumulatorów samochodowych (patrz: wykres). Osłabienie sprzedaży samochodów elektrycznych i nadpodaż akumulatorów litowo-jonowych na rynku sprawiają, że producenci akumulatorów w Azji muszą szukać nowych nabywców. W Chinach po raz pierwszy rynek akumulatorów na potrzeby magazynowania energii jest większy od rynku elektroniki użytkowej. Ten trend będzie się umacniał ze względu na regulacje prawne nakładające obowiązek wyposażania farm wiatrowych i słonecznych w wielkoskalowe magazyny energii.

Trzecim impulsem dla rozbudowy magazynów energii jest gwałtowny wzrost zapotrzebowania na moc związany z rozwojem narzędzi sztucznej inteligencji. Bank Goldman Sachs szacuje, że zapotrzebowanie na energię w wielkich centrach bazodanowych wzrośnie z 240 TWh w 2020 do 600 TWh w 2025 r. Jednocześnie największe firmy technologiczne z sektora IT deklarują swoje zaangażowanie na rzecz osiągnięcia celów klimatycznych, w tym zeroemisyjności, co oznacza, że nie mogą wykorzystywać energii produkowanej z węgla i gazu. Potrzebują dużej ilości energii ze źródeł odnawialnych, a jej magazynowanie ma zapewniać ciągłość zasilania.

Ostatnim, a jednocześnie najbardziej intrygującym bodźcem dla rozwoju magazynów energii jest pojawienie się innowacyjnych sposobów przechowywania energii, alternatywnych dla konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych. Obiecujące rozwiązanie stanowią tańsze i mniej łatwopalne akumulatory sodowo-jonowe. Są one szczególnie atrakcyjne dla zarządców centrów baz danych, którzy zapłacą niższe ubezpieczenie, jeśli stosowane w centrach akumulatory nie będą zawierać grożącego samozapłonem litu. Firma badawcza BloombergNEF prognozuje, że producenci, na czele z chińską spółką HiNa, w 2025 r. rozpoczną przemysłową produkcję akumulatorów sodowych na potrzeby magazynowania energii przez sieci dystrybucyjne. Tymczasem amerykański startup Form Energy pozyskał 1,2 mld dol. na opracowanie niskokosztowego akumulatora żelazowo-powietrznego. Produkcja ma wystartować w 2025 r. w Kalifornii i Minnesocie.

Inne systemy magazynowania energii wykorzystują zjawisko grawitacji. Spółka Energy Vault ze Szwajcarii opracowała hybrydowy system, łączący pompowanie wody i akumulatory litowe, którego testy mają wystartować w 2025 r. w 500 m szybie górniczym na Sardynii. Firma podpisała porozumienie z biurem architektonicznym SOM, odpowiedzialnym m.in. za projekt wieżowca Burdż Chalifa w Dubaju, przewidujące, że opracowany przez nią system magazynowania energii, oparty na zjawisku grawitacji, będzie w przyszłości instalowany w drapaczach chmur, aby zmniejszyć ich ślad węglowy.

Tradycyjne systemy szczytowo-pompowe, w których woda jest transportowana między zbiornikami umieszczonymi na różnych wysokościach, nadal w skali świata mają największy udział w magazynowaniu energii. Greenko, indyjski potentat w branży odnawialnych źródeł energii, opracował nowe metody magazynowania energii w oparciu o grawitację i odkrył ekonomiczny sposób budowania tego typu instalacji. Spółka planuje być operatorem magazynów o łącznej mocy 50 GWh w 2025 r. i zwiększyć zdolności o kolejne 50 GWh w następnych latach.

Kolejnym obiecującym rozwiązaniem jest magazynowanie sprężonego gazu. Włoska firma Energy Dome w zbiornikach o charakterystycznych białych kopułach przechowuje dwutlenek węgla pod ciśnieniem. Gdy energii zaczyna brakować, gaz jest rozprężany i wprawia w ruch turbinę. Spółka posiada obecnie jedną instalację w eksploatacji we Włoszech i planuje budowę kolejnej w Stanach Zjednoczonych w 2025 r. Z kolei system opracowany przez kanadyjski Hydrostor oparty jest na magazynowaniu sprężonego powietrza. W 2025 r. firma chce rozpocząć budowę wielkiej instalacji w Australii, w planach ma także realizację być może jeszcze większego projektu w Kalifornii.

Jednym słowem, magazynowanie energii przeżywa prawdziwą rewolucję. Na razie nadal królować będą akumulatory litowe, ale na horyzoncie pojawia się już wiele rozwiązań, dających w przyszłości szansę na stabilny dostęp do czystszej energii. ©Ⓟ