Brak prądu? Weź sobie trochę Z MAGAZYNU

Uczymy się, jak gromadzić energię na zapas

Kiedy przemieszczamy się na większych dystansach, pokonując setki czy tysiące kilometrów, niezależnie od kraju czy kontynentu, nawet bez spoglądania na tablice informacyjne łatwo rozpoznać, kiedy zbliżamy się do większego miasta. Jak? Widok magazynów, składów logistycznych to znak, że do najbliższego dużego ośrodka mamy nie więcej jak kilkanaście/kilkadziesiąt kilometrów.

Wypracowana przez tysiąclecia ludzka zaradność każe nam magazynować, odkładać, gromadzić i planować dystrybucję. Od wieków doskonalimy te umiejętności – porządne mieszczańskie domy zaopatrywały się w bloki lodu, by w piwnicach tworzyć chłodnie do przechowywania żywności, zastąpione z czasem lodówkami i zamrażarkami.

Wymyślaliśmy sposoby przetwarzania, konserwowania – po to, by magazynować. Dziś pakujemy mnóstwo przeróżnych E-ileśtam do żywności, żeby była nieracjonalnie długo przydatna do spożycia (choć nie ma pewności, czy przy tym nasyceniu konserwantami w ogóle się do spożycia nada).

Każda fabryka, zakład wytwórczy to w dużej mierze magazyny – produkcja idzie mniej więcej równo, na tym samym poziomie przez cały rok, magazyn służy przetrzymaniu produktów, gdy okresowo nie ma na nie popytu i zaspokojeniu potrzeb odbiorców, kiedy przekraczają one bieżące możliwości produkcyjne.

Magazynujemy więc w domowych lodówkach, spiżarniach, szafach, magazynują sklepy i sieci handlowe, magazynują producenci – dosyć skutecznie, zapewniając nam całoroczny dostęp do wytworu sezonowych produkcji lub zaspokajając sezonowe potrzeby produkcją całoroczną. Udaje nam się to prawie ze wszystkim. Prawie – bo nie poradziliśmy sobie jak dotąd z wystarczającym magazynowaniem bodaj najważniejszej ze współczesnych potrzeb – energii.

Oczywiście jakoś radzimy sobie, magazynując surowce do jej konwencjonalnego wytwarzania – węgiel, ropę, gaz. Wszyscy jednak (czy prawie wszyscy) mamy świadomość, że energetyka, która przyczynia się do zmiany klimatu poprzez emisje dwutlenku węgla –  towarzyszące spalaniu paliw kopalnych – to coś, od czego należy uciekać jak najdalej.

W technologiach wytwarzania energii z czystych i odnawialnych źródeł jesteśmy już dosyć zaawansowani. Energię wodną mamy opanowaną od tysiącleci, wiatrową od setek lat, słoneczną od kilkudziesięciu. Technologie te są coraz bardziej wydajne i – co najważniejsze – coraz tańsze. Tańsze od tych kopalnych. Skoro są tańsze i jakby czystsze, co nas powstrzymuje przed zmianą sposobu generacji prądu? Problem, jaki się pojawia to ten rozwiązany w innych dziedzinach – magazynowania nadwyżek i uzupełniania niedoborów.

Złośliwa natura nam, mieszkańcom klimatu umiarkowanego, daje duże możliwości nadprodukcji energii ze źródeł odnawialnych latem, ogranicza tę produkcję zimą (niskie nasłonecznienie, zamarzające cieki i zbiorniki wodne), a właśnie zimą nasze potrzeby związane z ogrzewaniem i oświetleniem są największe.

Przestawienie się zatem na większy (a w perspektywie mam nadzieję całkowity) udział energii z odnawialnych źródeł energii napotyka na tę samą przeszkodę, która ponad 100 lat temu spowodowała przegraną samochodu elektrycznego ze spalinowym – brak magazynu energii, który mógłby konkurować z bakiem pełnym benzyny. Opisałem tę konkurencję w artykule pt. Stary pomysł na nowoczesność.

O ile jednak przeskok z akumulatorów ołowiowych (stosowanych przez lata w wózkach elektrycznych czy meleksach) do litowych pozwolił powrócić do idei samochodu elektrycznego, o tyle w skali makro, w sprawie magazynowania energii na dużą skalę dobrego pomysłu wciąż nie mamy.

 

Podstawowym sposobem magazynowania energii są elektrownie szczytowo-pompowe, oparte na znanym już w średniowieczu systemie silników wodnych zasilanych energią statyczną wody. W okresie niedoboru woda ze zbiornika jest uwalniana i turbiny produkują energię; w okresie nadwyżki energetycznej woda jest wpompowywana do zbiornika. Według danych Międzynarodowej Agencji Energii 99% energii zmagazynowanej na świecie to właśnie takie zbiorniki.

Rozwiązanie to pomimo swojej prostoty wymaga dosyć kosztownych budowli (wydajność w dużej mierze zależy od różnicy poziomów pomiędzy zbiornikiem dolnym a górnym), ostre zimy mogą zakłócić działanie systemu opartego na zamarzającej przecież wodzie. Dlatego trwają intensywne badania nad alternatywami. Jedną z nich, już testowaną, są magazyny oparte na podobnym pomyśle, ale przy zastosowaniu turbin gazowych. Technologia CAES polegająca na sprężaniu powietrza w dużych zbiornikach (np. jaskiniach) w porze nadwyżek i uwalnianiu go, by produkować energię w czasie niedoboru. Takie magazyny istnieją już w Niemczech i w Stanach Zjednoczonych.

NAJWIĘKSZA BATERIA ŚWIATA. Start kariery kolejnego pierwiastka

Prace nad innymi pomysłami – wodorem czy metanem jako paliwem potwierdzają możliwości w modelach teoretycznych, niestety wciąż są to technologie zbyt kosztowne, by można było myśleć o ich zastosowaniu na szeroką skalę.

Fakt istnienia potężnych magazynów akumulatorowych opartych na technologii analogicznej do samochodowej, jak w Fairbanks na Alasce (niklowo-kadmowy o pojemności 6,75 MWh), można podawać bardziej jako ciekawostkę – ze względu na koszty nie można uznać ich za pomysł na zabezpieczenie stabilności dostaw sieciowych na większą skalę.

Przyjmując analogię do opisywanych przeze mnie na wstępie przykładów na magazynowanie żywności – magazynowanie energii elektrycznej jest dziś na poziomie lodowni w domowej piwnicy. Prąd nadal czeka na swoją lodówkę czy zamrażarkę, która pozwoli tworzyć wokół miast składy, w których będą zgromadzone zapasy. Wtedy, gdy tylko nam prądu zabraknie, weźmiemy go sobie z magazynu.


REO POLECA

📻 MAGAZYNY ENERGII. Miliardy za patent dla zwycięzcy światowego wyścigu

Avatar
Publicysta, prezes wydawnictwa Arbitror.