Tani magazyn energii. Wystarczy powietrze

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali model magazynu energii, który pozwala na określenie, jak dużo sprężonego powietrza może być potrzebne do przeprowadzenia dekarbonizacji systemów energetycznych. Okazuje się, że powietrze może być tanim magazynem energii.

Rozwój odnawialnych źródeł energii wiąże się z realizacją innych inwestycji. Wśród nich są m.in. sieci przesyłowe i magazyny energii. Ze względu na specyfikę najpopularniejszych "zielonych" elektrowni, tj. turbin wiatrowych i instalacji fotowoltaicznych, konieczne jest inwestowanie w systemy magazynowania energii, które pozwolą na zużywanie jej także poza okresami największej produkcji.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda zbudowali model, który pozwala na obliczanie najtańszego sposobu magazynowania energii sprężonego powietrza (CAES) w systemach energetycznych z dużym udziałem energii odnawialnej. Nie jest jednak wykluczone wykorzystywanie tego rodzaju magazynowania także w innych systemach.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

- CAES może być odpowiedni dla dowolnego systemu energetycznego, takiego jak energia odnawialna, turbiny gazowo-węglowe, ogniwa paliwowe i inne technologie - mówiła Sarah Ashfaq w rozmowie z pv-magazine.

W opublikowanej w Electric Power Systems Resarch pracy naukowej naukowcy piszą, że ich nowy model ocenia, jaka pojemność CAES może być potrzebna do głębokiej dekarbonizacji systemów elektroenergetycznych, kompensując przy tym zmienność systemów opartych na wietrze i Słońcu.

Na potrzeby studium przypadku wykorzystano Kalifornię. W badaniu wykorzystano cztery scenariusze. Pierwszy bazuje na faktycznym udziale OZE w systemie energetycznym stanu w 2021 r. Kolejne dwa zakładają odpowiednio o 50 proc. większą generację z wiatru i ze Słońca. Ostatni scenariusz zakłada, że zarówno fotowoltaika, jak i energetyka wiatrowa, dysponują o 100 proc. większym potencjałem.

Z badań wynika, że im większy udział OZE w systemie, tym tańsze magazynowanie energii. Naukowcom udało się opracować dane na temat optymalnego miksu energii ze źródeł wiatrowych i fotowoltaicznych i pożądanej mocy CAES w zależności od niego.

- W przypadku 100 proc. nadwyżki energii z wiatru optymalny miks to 68.9 proc. wiatru i 31,1 proc. energii słonecznej przy CAES o pojemności 3,40 TWh, a w przypadku 100 proc. nadwyżki energii słonecznej optymalny miks wynosi 35,6 proc. energii z wiatru i 64,4 proc. energii ze Słońca przy pojemności magazynu 2,77 TWh - komentują naukowcy.

- W przypadku 100 proc. nadwyżki wiatru i Słońca, optymalny miks to 52,5 proc. energii ze Słońca i 47,5 proc. z wiatru przy pojemności CAAES na poziomie 3,10 TWh - dodają.

Szacunkowe zapotrzebowanie roczne Kalifornii na poziomie 277 TWh wymagałoby CAES o mocy na poziomie 3,84 TWh, co wiązałoby się z kosztem rzędu 0,175 dolarów/kWh. W czwartym scenariuszu, przy wzroście generacji z OZE o 100 proc. wystąpiłaby redukcja kosztów o 14,1 proc., co przełożyłoby się na koszt na poziomie 0,123 dolarów/kWh, przy jednoczesnej redukcji mocy magazynu o 7,4 proc.

Sarah Ashfaq z Uniwersytetu Stanforda stwierdziła, ze magazynowanie energii w cieczy i w sprężonym powietrzu to najbardziej opłacalne technologie magazynowania energii, gdyż oferują one najniższy koszt na magazynowaną kilowatogodzinę.