5 rozwiązań na magazynowanie energii z okazji Dnia Baterii

18. lutego przypada Dzień Baterii. Jest to nieprzypadkowa data, ponieważ 277 lat temu urodził się Alessandro Volta. Ten włoski fizyk przeszedł do historii jako wynalazca tzw. „ogniwa Volty”, które dało początek współczesnym bateriom. Niemal dwa i pół wieku rozwoju tych technologii zmienia sposób magazynowania energii. Szczególnie dziś warto o nich opowiedzieć.

1.Baterie litowo-jonowe

To obecnie jedna z najpowszechniej stosowanych technologii magazynowania energii. Dzięki swojej budowie baterie litowo-jonowe są nawet o 80% lżejsze od akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ich czas ładowania jest krótki, a rozbudowana elektronika sprawia, że są one w pełni bezobsługowe. Z tego powodu są powszechnie używane we współczesnych urządzeniach elektronicznych, w samochodach z napędem elektrycznym oraz w domach prosumentów, którzy zdecydowali się na przechowywanie energii wyprodukowanej przez panele PV. Największy magazyn energii oparty o baterie litowo-jonowe znajduje się w Moss Landing w stanie Kalifornia i ma pojemność 1 200 MWh.

2.Baterie półprzewodnikowe

Kolejnym krokiem w rozwoju technologii są baterie półprzewodnikowe, które mogą pochwalić się jeszcze wyższą gęstością energii oraz zastąpieniem elektrolitów ciekłych używanych w bateriach litowo-jonowych elektrolitami stałymi. To rozwiązanie zapewnia większe bezpieczeństwo i zmniejsza zagrożenie pożarowe. Dlatego nie wymagają one chłodzenia i stosowania w nich elementów sterujących. Te atuty sprawiają, że producenci planują w przyszłości używać ich w motoryzacji. Obecnie wszystkie największe koncerny samochodowe pracują nad rozwojem tej technologii, która w przyszłości ma zagwarantować większy zasięg i krótszy czas ładowania.

3.Baterie przepływowe

Akumulatory przepływowe składają się z dwóch elektrolitów przechowywanych w oddzielnych zbiornikach, w których magazynowana jest energia elektryczna oraz ze specjalnego ogniwa bądź stosu ogniw wyposażonych w przepuszczalną membranę separującą obydwa elektrolity. Ich ładowanie oraz rozładowanie odbywa się za pośrednictwem przepływu tych substancji przez wspomniane ogniwo. Do największych zalet takiego rozwiązania należy zaliczyć:

• długą żywotność baterii, która sięga nawet 20 tysięcy cykli,
• brak szkodliwych emisji, bezpieczeństwo
• możliwość budowania większych magazynów energii, rzędu wielu megawatogodzin w sposób ekonomiczny i trwały.

Co więcej, nawet jeśli elektrolity zostaną ze sobą wymieszane, nie dojdzie do eksplozji lub uszkodzenia baterii. Ta technologia trafiła już do szerokiego komercyjnego zastosowania, a jej przykłady można znaleźć m.in. w Japonii, gdzie znajduje się instalacja o pojemości 60 MWh.

4.Magazyn energii na sprężone powietrze

Rozwiązanie, znane od kilkudziesięciu lat, które od niedawna zyskuje na popularności i jest wykorzystywane przy tworzeniu wielkoskalowych magazynów energii. Jest to również bardzo dobry sposób na zagospodarowanie np. wyłączonych z użycia kopalni. Ta technologia opiera się na sprężeniu powietrza, wtłoczeniu go do podziemnego zbiornika i przechowywania go tam pod ciśnieniem ok. 75 barów, do czasu jego rozprężenia. Następnie w okresie zwiększonego zapotrzebowania powietrze jest rozprężone i prowadzone do łopatki turbiny turbozespołu, dzięki czemu następuje generowanie energii elektrycznej. Zaletą tego typu magazynów jest możliwość przechowywania dużych ilości energii przez długi czas. Największa inwestycja z wykorzystaniem tej technologii znajduje się w USA i ma pojemność 2 860 MWh.

5.Szczytowo-pompowe magazyny energii

Najbardziej rozpowszechniona, wielkoskalowa i dojrzała technologia magazynowania energii wykorzystująca potencjał wody oraz zasady oddziaływania sił grawitacyjnych. To rozwiązanie pozwala na produkcję energii elektrycznej poprzez przepompowywanie wody z niżej do wyżej położonego zbiornika. To rozwiązanie pozwala na skuteczniejsze zarządzanie popytem i podażą energii elektrycznej. W okresie jej nadmiaru woda magazynowana jest w wyższym zbiorniku, aby zostać zrzucona, kiedy zapotrzebowanie na prąd rośnie. Elektrownie szczytowo-pompowe osiągają sprawność na poziomie 70 – 85%, a okres ich eksploatacji często wynosi ponad 50 lat. W Polsce największa taka instalacja znajduje się w Żarnowcu. Jest ona w stanie zmagazynować nawet 3,6 GWh energii.