Magazyny energii

Temat ten pojawia się naturalnie podczas omawiania elektrowni wiatrowych i słonecznych. Dawniej takich elektrowni było mało, więc sieci elektroenergetyczne łatwo radziły sobie z okresowymi nadwyżkami i niedoborami energii. Właściwie, to dzisiaj nadal sobie radzą. Około 95% energii zmagazynowanej przez ludzkość znajduje się w tradycyjnych elektrowniach szczytowo-pompowych. Pozostałe 5% jest głównie w akumulatorach.

Dzisiaj modne stały się inwestycje w gorsze i droższe magazyny, ale mające tę przewagę nad szczytowo-pompowymi, że można je zbudować wszędzie na małej powierzchni, podczas gdy sz-p wymaga (w uproszczeniu) dwóch jezior blisko siebie na różnej wysokości. Takich idealnych miejsc na Ziemi jest niewiele - mamy takie miejsca np. w okolicach Kanału Elbląskiego. Energię magazynuje się w sz-p w bardzo prosty sposób:  Kiedy w sieci jest nadmiar energii, przepompowuje się wodę z niższego jeziora do wyższego, a kiedy jest w sieci niedobór, otwierane są śluzy i uruchamiane generatory jak w elektrowni wodnej. Można w ten odzyskać 80% zmagazynowanej energii, to niewiele mniej niż z dobrych akumulatorów, które mogą odzyskać 85%. Jednak akumulatory są o wiele droższe, szkodliwe i niebezpieczne.

Największą wadą sz-p jest odległość od miejsca, w którym pojawia się nadwyżka energii. Przesyłanie energii na duże odległości powoduje dodatkowe procenty strat, co można w pesymistycznym wariancie przyjąć, że efektywność odzyskiwania energii z użyciem odległej sz-p wynosi 70% - a to już jest wartość porównywalna z najlepszymi pompami ciepła, które są jedną z planowanych technologii magazynowania energii w przyszłości. Pompę ciepła można porównać do sz-p, tylko że zamiast różnicy wysokości między dwoma zbiornikami mamy różnicę temperatur. Taką pompę ciepła można zbudować wszędzie, tak jak farmę akumulatorów.

Istnieje oczywiście mnóstwo rzadszych lub bardziej egzotycznych magazynów energii, np. magazyny wodoru lub metanu, jednak można z nich odzyskać tylko około 35% energii zużytej. To mało w porównaniu do 80% czy 70%. Zaletą tych metod, szczególnie w przypadku metanu, jest wygoda w przechowywaniu i transportowaniu. Wodór ma tę wadę, że jest niebezpieczny. Jeśli gdzieś ktoś zbuduje elektrownię wiatrową lub słoneczną, z dala od sz-p, to ma pokusę, aby zbudować na miejscu magazyn wodoru lub metanu, ale nawet wtedy bardziej opłaca się całą energię wrzucać do sieci i zdać się na moce odległych sz-p.

Warto jeszcze wrócić do akumulatorów. Akumulatory mają jedną dodatkową przewagę - są nie tylko magazynami energii, ale także mają własną cenną funkcjonalność. Wie o tym każdy kierowca. Akumulatory opłacają się nawet wtedy, kiedy nie magazynują nadwyżek energii z sieci. Bez akumulatorów samochody musiałyby mieć prądnicę i być włączane za pomocą korby, jak dawniej. Wyobraźcie sobie, że w nocy musicie po ciemku otworzyć samochód, znaleźć korbę, włożyć ją gdzie trzeba i uruchomić silnik. Nic dziwnego, że uczciwe firmy inwestują najwięcej w rozwój lepszych technologii akumulatorowych - żeby były tańsze, mniej trujące, trwalsze, pojemniejsze (czyli stosunkowo mniej masywne) itd. Akumulatory, zamiast odległych sz-p, to 85% efektywności zamiast 70%. To oznacza, że jeśli akumulatory staną się niewiele droższe (np. o 15%) od sz-p, będę w rzeczywistości tańsze. 

Niestety, nie znalazłem porównania kosztów budowy i eksploatacji sz-p z kosztami budowy i eksploatacji farmy akumulatorów. Może ktoś z branży jest w stanie wywróżyć, kiedy akumulatory staną się lepszym magazynem od sz-p.

Niewielkie szanse mają na dołączenie do tego wyścigu magazyny metanu - one przynajmniej mogą korzystać z garowych elektrowni gazowych. Magazyny wodoru są bez szans, gdyż dodatkowo trzeba by budować zupełnie nowe elektrownie na wodór, które w dodatku byłyby czasem nieczynne podczas przedłużających się okresów beznadwyżkowych. Chyba że wynaleziony zostanie jakiś superakumulator wodorowy