Υπάρχει ένας παγκόσμιος αγώνας υψηλού ρίσκου σε εξέλιξη για την απελευθέρωση μιας τεχνολογίας μακροπρόθεσμης αποθήκευσης ενέργειας με τη δυνατότητα να κατακτήσει αυτό που σίγουρα θα είναι μια από τις πιο δημοφιλείς νέες αγορές του ενεργειακού τομέα. Τα επιχειρηματικά κεφάλαια αξιοποιούνται γρήγορα στην «επόμενη επιχείρηση τρισεκατομμυρίων δολαρίων της καθαρής ενέργειας» και επενδύουν δισεκατομμύρια στην εξεύρεση νέων και καινοτόμων λύσεων αποθήκευσης ενέργειας.
Ανάγκη για αποθήκευση ενέργειας
Προς το παρόν, ο τομέας της αποθήκευσης ενέργειας κυριαρχείται από μπαταρίες ιόντων λιθίου. Το λίθιο είναι εξαιρετικά ενεργειακά πυκνό και αποδίδει εξαιρετικά καλά σε κρύο καιρό, καθιστώντας το «απαραίτητο για εφαρμογές υψηλής απόδοσης» σύμφωνα με έκθεση του Αυγούστου από την EV World. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία έχει και ορισμένα κρίσιμα μειονεκτήματα. Η παραγωγή λιθίου συνδέεται με σημαντικές αρνητικές περιβαλλοντικές εξωτερικότητες και οι αλυσίδες εφοδιασμού για αυτόν τον «λευκό χρυσό» είναι πολιτικά ταραγμένες λόγω της σχεδόν απόλυτης κυριαρχίας της Κίνας στον τομέα. Επιπλέον, το κρίσιμο σημείο είναι ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια μόνο για περίπου 4 ώρες σε εφαρμογές σε κλίμακα δικτύου.
Η ανακάλυψη μιας εμπορικά βιώσιμης λύσης μακροπρόθεσμης αποθήκευσης είναι επομένως κρίσιμη για τη διατήρηση της ενεργειακής ασφάλειας σε ένα ταχέως μεταβαλλόμενο ενεργειακό τοπίο. Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι οι ταχύτερα αναπτυσσόμενες πηγές ενέργειας παγκοσμίως, και μάλιστα ξεπέρασαν τον άνθρακα στα παγκόσμια ενεργειακά μείγματα για πρώτη φορά φέτος. Αυτό σημαίνει ότι τα δίκτυά μας είναι ολοένα και πιο αξιόπιστα σε μεταβλητές ενέργειες. Η διατήρηση της σταθερότητας των δικτύων απαιτεί, επομένως, τεράστιες ποσότητες αποθήκευσης ενέργειας για την εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης. Με άλλα λόγια, η αποθήκευση ενέργειας είναι η ραχοκοκαλιά της επανάστασης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Ανάγκη για μακροπρόθεσμη αποθήκευση
Η ανακάλυψη μιας τεχνολογίας ικανής για τέτοια μακροπρόθεσμη αποθήκευση, ενώ παράλληλα θα αποφέρει κέρδος, θα αποτελέσει παράγοντα αναστάτωσης γιγαντιαίων διαστάσεων.
Οι πιθανές λύσεις στις τρέχουσες φάσεις έρευνας και ανάπτυξης είναι εξαιρετικά ποικίλες σε τεχνολογία και πεδίο εφαρμογής. Προς το παρόν, η αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 90% της υψηλής χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας του πλανήτη, αλλά η κατασκευή νέων αντλούμενων υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων είναι εξαιρετικά ακριβή και απαιτεί συγκεκριμένες τοπογραφικές συνθήκες. Είναι επίσης μια αμφιλεγόμενη προσέγγιση, καθώς τα τεράστια φράγματα που είναι απαραίτητα για αυτήν την τεχνολογία μπορεί να είναι οικολογικά καταστροφικά.
Άλλοι καινοτόμοι θέλουν να χρησιμοποιήσουν αντλούμενα υδροηλεκτρικά συστήματα, αλλά να τα διοχετεύσουν στο έδαφος υπό υψηλές πιέσεις, για να «χρησιμοποιήσουν τη Γη ως μια τεράστια μπαταρία». Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να αποθηκεύει ενέργεια για μήνες κάθε φορά. Άλλες υπόγειες μέθοδοι περιλαμβάνουν την αποθήκευση ενέργειας με πεπιεσμένο αέρα, η οποία θα μπορούσε μια μέρα να αποθηκεύσει ενέργεια στα περίπου 3,9 εκατομμύρια εξαντλημένα πηγάδια πετρελαίου και φυσικού αερίου στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Αποθήκευση βαρύτητας
Ένα νέο μακροπρόθεσμο έργο αποθήκευσης ενέργειας δεν αναζητά την επόμενη λύση αποθήκευσης ενέργειας κάτω από το έδαφος ή σε αγροτικές υδάτινες οδούς, αλλά σε 40 ορόφους σε αστικά κέντρα. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Waterloo του Καναδά ονειρεύονται νέα σχέδια για πολυώροφα κτίρια που περιλαμβάνουν μεγάλες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις και ανεμογεννήτριες σε στέγες, καθώς και ένα συμπληρωματικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της βραχυπρόθεσμης αποθήκευσης σε μπαταρίες ιόντων λιθίου και της μακροπρόθεσμης αποθήκευσης βαρύτητας.
Η αποθήκευση βαρύτητας κερδίζει μεγάλη έλξη στην έρευνα αποθήκευσης ενέργειας λόγω της όμορφης απλότητάς της. Τα συστήματα αποθήκευσης βαρύτητας θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν οτιδήποτε, από τη χρήση περίσσειας ενέργειας για την ανύψωση και στη συνέχεια την κάθοδο τεράστιων τσιμεντόλιθων, έως τη συλλογή της περίσσειας ενέργειας που παράγει ένα όχημα όταν κινείται σε κατηφόρα για να το βοηθήσει να επιστρέψει στην ανηφόρα. Στην περίπτωση του έργου του Πανεπιστημίου του Waterloo, η αποθήκευση βαρύτητας θα ήταν ένα σύστημα σχοινιού και τροχαλίας για την ανύψωση μιας βαριάς μάζας, όπως ένα χαλύβδινο ή τσιμεντένιο μπλοκ. Όταν αργότερα χρειαστεί ενέργεια, το βάρος απελευθερώνεται για να περιστρέψει μια τουρμπίνα, δημιουργώντας ηλεκτρική ενέργεια.
Οι επιστήμονες πίσω από αυτό το μοντέλο κτιρίου λένε ότι οι μηχανικές αρχές είναι αποδεδειγμένες και ότι η μοντελοποίηση επιβεβαιώνει τη μακροπρόθεσμη οικονομική βιωσιμότητά του. Το μόνο πράγμα που το κρατά πίσω είναι το κεφάλαιο και η ορμή. Αλλά πιστεύουν ότι και τα δύο πρόκειται να έρθουν σύντομα.
«Ανεξάρτητες αναλύσεις υποδηλώνουν ότι η εμπορική ωριμότητα όσον αφορά την τραπεζικά αξιόπιστη, mainstream ανάπτυξη σε ανεπτυγμένες αγορές εκτός Κίνας είναι πιθανή γύρω στα τέλη της δεκαετίας του 2020, εν αναμονή μερικών ετών λειτουργικών δεδομένων από τις τρέχουσες ναυαρχίδες», δήλωσε πρόσφατα στο περιοδικό PV ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, Muhammed A. Hassan. «Προς το παρόν, η υπέργεια αποθήκευση βαρύτητας έχει αποδειχθεί εμπορικά σε αρχική κλίμακα, αλλά όχι ακόμη σε μαζική υιοθέτηση με έκπτωση όγκου. Οι συνεχείς συμβάσεις και η απόδοση αξιοπιστίας κατά τα επόμενα τρία χρόνια θα πρέπει να οδηγήσουν την κατάσταση σε πλήρη εμπορική ωριμότητα.»
www.worldenergynews.gr
