Podstawowym problemem dzisiejszych systemów energetycznych jest niedopasowanie zużycia i produkcji energii. Sieci muszą być na bieżąco bilansowane, wpływać i wypływać z nich musi taka sama ilość energii. Oznacza to, że szczytów zapotrzebowania najczęściej nie można pokryć energią produkowaną na zapas podczas okresu mniejszej konsumpcji.
Szwajcarzy eksperymentują z alternatywnymi metodami przechowywania energii
Obecnie 96 proc. magazynowanej na świecie energii elektrycznej przechowywana jest w elektrowniach szczytowo-pompowych. Instalacje tego typu opierają się na przepompowywaniu wody z dolnego do górnego zbiornika w czasie niskiego zapotrzebowania i wysokiej produkcji. W czasie szczytu zapotrzebowania spadająca woda napędza turbiny generatorów, dostarczając potrzebnej energii.
Słabą stroną elektrowni szczytowo-pompowych jest ich uzależnienie od warunków geograficznych. Takich obiektów nie da zbudować się wszędzie, specyficzne wymagania terenowe powodują, że 75 proc. wszystkich tego typu obiektów na świecie powstało jedynie w 10 krajach[1].
Interesującą alternatywę przedstawia startup energetyczny Energy Vault, który proponuje zastosowanie betonowych bloków i dźwigów zamiast wody i pomp.
Kwestie kosztów
Według zapewnień firmy budowa w pełni funkcjonalnej elektrowni szczytowo-betonowej[2] to koszt na poziomie około 2 milionów dolarów i czas rzędu 9 miesięcy.
Zasada działania jest dokładnie taka sama jak w przypadku elektrowni szczytowo-pompowych. W okresie szczytu produkcji betonowe bloki są podnoszone przy użyciu dźwigów. Z kolei w czasie gdy zapotrzebowanie jest najwyższe, są one opuszczane dzięki sile grawitacji, a energia jest odzyskiwana. Dzięki wykorzystaniu betonu, który jest znacznie bardziej gęsty niż woda, możliwe jest zmagazynowanie podobnych ilości energii w mniejszej objętości.
Ważący około 32 ton blok podnoszony jest przy użyciu żurawia o wysokości 120 metrów. Żuraw ustawia z tego typu bloków „wieże” wokół siebie, układając je jeden na drugim. Elektrownia jest w pełni „naładowana” gdy żuraw podniesie i ustawi na odpowiedniej wysokości wszystkie betonowe bloki. Dodatkowo eksperymentalny system System jest w pełni autonomiczny i używa sztucznej inteligencji. Docelowo instalacja pozwala przechować 20 megawatogodzin.
Aby zminimalizować koszt produkcji bloków z betonu, firma opracowała innowacyjną recepturę pozwalającą stworzyć elementy konstrukcyjne z gruzu, żwiru oraz innych odpadków, których miasta się zazwyczaj pozbywają.
Instalacja tego typu ma być znacznie prostszą w wykonaniu i tańszą alternatywą dla magazynów energii opierających się o baterie litowo-jonowe. Docelowo koszt możliwości zmagazynowania kilowatogodziny w Energy Vault to nie więcej niż 150 dolarów, co jest rzędem wielkości odpowiadającym dzisiejszym kosztom baterii litowo-jonowych.
[1] https://qz.com/1355672/stacking-concrete-blocks-is-a-surprisingly-efficient-way-to-store-energy/
