Tekući zrak kao alternativa fosilnim gorivima

Cilj joj je konkurisati litijumskim baterijama i pumpnoj hidroenergiji u skladištenju čiste energije i smanjenju potrebe za fosilnim gorivima.

Kako upotreba obnovljive električne energije širom svijeta raste i prvi put nadmašuje ugalj, raste i potreba za njenim skladištenjem kada Sunce ne sija i vjetar ne puše. Dok se neki oslanjaju na baterije velikog kapaciteta, a drugi na pumpnu hidroenergiju, mala ali rastuća industrija vjeruje da postoji još bolje rješenje - baterije koje koriste zrak, piše BBC.

U blizini sela Carrington na sjeverozapadu Engleske postavljaju se temelji za prvu komercijalnu elektranu za skladištenje energije iz tečnog zraka. Postrojenje će se sastojati od industrijskih mašina i velikih spremnika ispunjenih zrakom koji je kompresovan i ohlađen do tečnog stanja, koristeći višak obnovljive energije. Pohranjena energija može se kasnije ispustiti kada potražnja premaši ponudu.

Ako projekat uspije, slijedit će i drugi. Kompanija Highview Power, koja razvija postrojenje, uvjerena je da će ova tehnologija olakšati prelazak s fosilnih goriva na obnovljive izvore, iako je trenutno skupa. No, s rastućom potrebom za skladištenjem čiste energije, vjeruju da će se ravnoteža preokrenuti u korist tečnog zraka.

Prelazak na obnovljive izvore ključan je za smanjenje emisija stakleničkih plinova i izbjegavanje najgorih posljedica klimatskih promjena. No, to predstavlja izazov za elektroenergetske mreže. Elektrane na ugalj i plin mogu se uključivati i isključivati po potrebi, nudeći predvidivu opskrbu. Nasuprot tome, obnovljivi izvori su nepredvidivi - ponekad proizvode premalo, a ponekad previše energije, što može ugroziti stabilnost mreže.

Rješenje je skladištenje viška energije za kasniju upotrebu, čime se osigurava pouzdana opskrba i smanjuje rizik od oštećenja mreže. Kako se upotreba obnovljivih izvora povećava, postaje sve važnije razvijati skladišta energije velikog kapaciteta, kaže Shaylin Cetegen, hemijska inženjerka s MIT-a koja proučava sisteme za skladištenje energije.

Decenijama je glavni oblik skladištenja bila pumpna hidroenergija, višak električne energije koristi se za pumpanje vode uzbrdo, koja se kasnije ispušta kroz turbine. U 2021. godini, svijet je imao 160 gigavata kapaciteta pumpne hidroenergije.

U posljednje vrijeme, kako raste potražnja za skladištenjem energije, grade se baterijski sistemi velikog kapaciteta. Prema podacima Međunarodne agencije za energiju, skladištenje energije putem baterija poraslo je sa 1 GW u 2013. na više od 80 GW u 2023, s više od 40 GW dodanih samo prošle godine.

Skladištenje energije pomoću tečnog zraka, nasuprot tome, relativno je nova tehnologija. Osnovna ideja postoji od 1977. godine, ali je tek u ovom stoljeću privukla pažnju.

Proces se odvija u tri faze - prvo se zrak uzima iz okoline i čisti. Zatim se kompresuje do vrlo visokog pritiska. Na kraju se hladi dok ne postane tečan, pomoću višestrukog izmjenjivača toplote, uređaja s više kanala i cijevi koji omogućava kontrolirani prijenos toplote.

- Energija koju povlačimo iz mreže pokreće ovaj proces punjenja - kaže Cetegen.

Kada mreži zatreba dodatna energija, tečni zrak se koristi. Izvlači se iz spremnika i isparava, ponovo postaje gas, te pokreće turbine koje proizvode električnu energiju. Nakon toga, zrak se vraća u atmosferu.

Postoje i pametni načini za uštedu energije. Na primjer, gasovi pod visokim pritiskom se zagrijavaju, pa se toplota nastala kompresijom zraka može iskoristiti za pomoć u ponovnom tečnjenju zraka.

- Bez ovih termalnih ciklusa oporavka, efikasnost procesa je oko 50 posto, ali kada ih primijenimo, možemo postići više od 60, čak i do 70 posto - kaže Cetegen.

Izazov je izgraditi dovoljno postrojenja za skladištenje tečnog zraka da bi se ubrzala zelena tranzicija. Novo postrojenje u Manchesteru prvo je komercijalno takve vrste u svijetu. Gradi ga Highview Power, koji ovu tehnologiju razvija već 20 godina. Slijedi nakon demonstracijskog postrojenja u obližnjem Pilsburyju. Postrojenje u Carringtonu moći će skladištiti 300 megavat-sati električne energije, što je dovoljno da pokrije kratkotrajni manjak za oko 480.000 domaćinstava.

Postrojenje će biti pušteno u rad u dvije faze, kaže izvršni direktor Richard Butland. U avgustu 2026. godine turbina će početi s radom, ali neće proizvoditi električnu energiju, već će služiti za stabilizaciju mreže. Trenutno, kaže Butland, operateri mreže ponekad uključuju elektrane na plin radi stabilizacije, što predstavlja veliki trošak.

- To je ogroman trošak za sistem. Nudeći alternativu, možemo ih spriječiti da to rade. U 2027. godini očekuje se početak rada skladišta tečnog zraka - navodi Butland.

Highview planira ostvarivati prihod prodajom električne energije mreži kada je najpotrebnija. Iako je skladištenje energije ključna tehnologija, ekonomska održivost je izazovna, kaže Cetegen. U studiji objavljenoj u martu, ona i njene kolege analizirali su isplativost skladištenja energije pomoću tečnog zraka u 18 regija SAD-a. Usporedili su osam različitih scenarija dekarbonizacije, s različitim stepenom korištenja obnovljivih izvora. U svim slučajevima procijenili su koliko novca bi projekat mogao zaraditi kupovinom i prodajom električne energije tokom 40 godina.

Prema najagresivnijem scenariju dekarbonizacije, skladištenje energije pomoću tečnog zraka bilo je isplativo u Floridi i Teksasu, ali nigdje drugo.

- Nismo zabilježili nijedan ekonomski održiv sistem u drugim scenarijima - kaže Cetegen.

Iako bi se to moglo površno tumačiti kao negativan rezultat, Cetegen naglašava da to ne znači da je tehnologija loša. Njene metode bile su namjerno konzervativne, a studija je pokazala da su druge tehnologije skladištenja, poput pumpne hidroenergije i baterija, još manje ekonomski održive. Ključni problem bio je što skladišta nisu mogla ostvariti značajan prihod u ranim godinama, jer na američkoj mreži nije bilo dovoljno obnovljivih izvora da izazovu volatilnost cijena.


(Vijesti.ba / FENA)