Czy wiesz, w jaki sposób magazynowana jest energia? Wejdź i zapoznaj się z głównymi technologiami oraz sposobami gromadzenia energii na całym świecie.

Optymistyczne spoglądanie w przyszłość dzięki zaawansowanemu magazynowaniu energii

Magazynowanie energii, oprócz integracji odnawialnych źródeł energii, przynosi oszczędności w zakresie wydajności sieci elektrycznej. Elektryczność można łatwo wytwarzać, transportować i przetwarzać. Jednak do tej pory nie było możliwe przechowywanie jej w praktyczny, łatwy i opłacalny sposób.  Oznacza to, że energia elektryczna musi być wytwarzana w sposób ciągły zgodnie z zapotrzebowaniem, a w związku z tym energia odnawialna wymaga wsparcia systemów magazynowania w celu ich integracji, aby uniknąć spadków czystej energii podczas dostaw oraz zapewnić większą wydajność i bezpieczeństwo sieci elektrycznej. 

W świecie, który znajduje się w trakcie przechodzenia z paliw kopalnych na źródła odnawialne, takie jak energia wiatrowa i słoneczna, ulepszone magazynowanie energii elektrycznej ma kluczowe znaczenie dla wspierania tych technologii, zapewniając, że sieci elektryczne mogą być zrównoważone i mogą przyczynić się do maksymalizacji każdego wytworzonego zielonego megawata.

Główne systemy magazynowania energii

Energii elektrycznej nie można magazynować jako takiej, dlatego musi być ona przekształcana w inne rodzaje energii, np. mechaniczną lub chemiczną. Systemy magazynowania mogą stanowić wartość dodaną na każdym etapie łańcucha dostaw. W zależności od pojemności, systemy magazynowania energii dzielą się na:

• magazynowanie wielkoskalowe, stosowane w miejscach, gdzie wymagana jest moc GW; 
• magazynowanie w sieci i w aktywach energetycznych, gdzie stosuje się moc MW; 
• magazynowanie na poziomie użytkownika końcowego, które dotyczy poziomu mieszkalnego i działa na poziomie kW.

Główne technologie i sposoby gromadzenia energii

W tej części artykułu przedstawimy listę, zawierającą sposoby akumulacji energii oraz główne technologie, które pozwalają na efektywne przetwarzanie i magazynowanie energii wraz z ich omówieniem:

• Pompowanie hydroelektryczne — Najbardziej wydajny działający system magazynowania na dużą skalę. Jest to opłacalna i sprawdzona technologia, która zapewnia stabilność systemu elektroenergetycznego i może generować znaczne ilości czystej energii w krótkim czasie reakcji.
• Sprężone powietrze — Obiekty te posiadają silnik rewersyjny, który w okresach nadmiaru energii magazynuje powietrze pod wysokim ciśnieniem w podziemnych kubaturach. Jest to mechaniczny system magazynowania porównywalny pod względem wydajności z pompami hydro-elektrycznymi.
• Magazynowanie termiczne — Polega na gromadzeniu energii w materiałach, które umożliwiają jej zatrzymywanie i uwalnianie w kontrolowany sposób, za pomocą różnych metod — od chłodzenia przez akumulację lodu po wystawienie na działanie bardzo wysokich temperatur.
• Superkondensator — Jest to urządzenie zdolne do magazynowania dużych ilości energii elektrycznej w postaci ładunków elektrostatycznych, co oznacza, że nie zachodzą w nim reakcje chemiczne. Superkondensatory mogą być ładowane i rozładowywane w ciągu kilku sekund, dzięki czemu doskonale nadają się do reagowania na skoki napięcia lub krótkie przerwy w dostawie energii.
• Koła zamachowe — Jest to mechaniczny system magazynowania energii składający się z metalowej tarczy, która zaczyna się obracać, gdy przyłożony jest do niej moment obrotowy, a następnie, w wyniku hamowania koła z zastosowaniem stałego momentu hamującego, energia elektryczna jest zachowywana w postaci kinetycznej.
• Baterie — Jest to urządzenie, które magazynuje energię w związkach chemicznych zdolnych do wytworzenia ładunku elektrycznego. Istnieje wiele ich rodzajów, np. akumulatory kwasowo-ołowiowe, litowo-jonowe lub niklowo-kadmowe. Główne zalety akumulatorów to ich szybka reakcja (w milisekundach), łatwość instalacji i skalowalność, a także wielorakie korzyści, jakie mogą przynieść odnawialnym źródłom energii, do których są podłączone.
• Wodorowe ogniwa paliwowe — Jest to rodzaj ciągłego magazynu chemicznego. Różni się od akumulatorów tym, że jest stale zasilane wodorem z zewnątrz, co umożliwia jego ciągłe wykorzystywanie. Istnieją inne rodzaje ogniw paliwowych, ale najczęściej stosowanym paliwem jest wodór. 

Baterie litowe — przyszłość magazynowania

W ostatnich latach sektor energii odnawialnej dostrzegł w akumulatorach litowo-jonowych rozwiązanie swojego głównego problemu: magazynowania wytworzonej energii. Będąc jednym z najmniejszych pierwiastków w układzie okresowym, lit ma wysoki potencjał elektrochemiczny i może gromadzić duże ilości energii. Przy pożądanej niskiej wadze i wysokiej wydajności, tylko jedna przeszkoda uniemożliwiała do tej pory bateriom litowym stanie się standardową technologią magazynowania energii odnawialnej — ich wysoki koszt.

Wydaje się jednak, że sytuacja ta ulega zmianie. Według najnowszego badania przeprowadzonego przez Bloomberg NEF (BNEF), koszt baterii litowo-jonowych zostanie w najbliższych latach znacznie obniżony — nawet powyżej 85% redukcji, która miała miejsce w latach 2010-2018. Konkretnie, BNEF przewiduje obniżenie kosztów baterii litowo-jonowych o 50% w przeliczeniu na kW/h do 2030 r., w miarę wzrostu popytu na dwóch różnych rynkach: magazynowania stacjonarnego i pojazdów elektrycznych.

Doprowadzi to do gwałtownego wzrostu liczby magazynów energii na świecie — od skromnych 9 GW/17 GWh wdrożonych w 2018 roku do 1095 GW/2 850 GWh w 2040 roku. Ten radykalny wzrost będzie wymagał inwestycji szacowanych na 662 mld USD.

Skumulowane instalacje magazynowania energii na świecie

Według prognoz BNEF do 2040 roku całkowite zapotrzebowanie na akumulatory w sektorach stacjonarnego magazynowania energii i pojazdów elektrycznych wyniesie 4 584 GWh, co — oprócz wspierania transformacji energetycznej — będzie ogromną szansą dla producentów akumulatorów i firm zajmujących się wydobyciem potrzebnych składników, takich jak lit, kobalt i nikiel.

Najbardziej wydajny system magazynowania na dużą skalę

Jeżeli chodzi o magazynowanie, które obejmuje ogromny zakres zasobów, to zdecydowanie dominują tutaj elektrownie szczytowo-pompowe. Ich głównym celem jest magazynowanie wody w okresach poza szczytowych i wykorzystywanie jej do wytwarzania energii w okresach szczytowego zużycia. Największą elektrownią w Europie jest La Muela II, zbudowana przez firmę Iberdrola na rzece Júcar w gminie Cortes de Pallás w Walencji. Obecnie firma realizuje również ambitny projekt na rzece Támega w północnej Portugalii. 

Technologia pomp wodnych jest obecnie najbardziej wydajnym systemem umożliwiającym magazynowanie energii na dużą skalę. Jest ona bardziej ekonomiczna i zapewnia systemowi elektrycznemu stabilność, bezpieczeństwo i trwałość, a jednocześnie generuje duże ilości energii z krótkim czasem reakcji, nie powodując przy tym żadnych emisji do atmosfery.

Firma Iberdrola jest liderem w dziedzinie magazynowania energii z mocą 4 500 MW zainstalowaną przy użyciu technologii pomp, która jest najbardziej efektywną obecnie dostępną metodą magazynowania energii, ponieważ nie powoduje emisji żadnych zanieczyszczeń do atmosfery i działa znacznie lepiej niż najlepsze akumulatory dostępne na rynku. Iberdrola przewiduje, że do 2023 roku osiągnie łączną moc magazynowania na poziomie 90 gigawatów na godzinę (GWh), co oznacza wzrost o prawie 30% w stosunku do roku 2018: 20 GWh więcej, co odpowiada 400 000 elektrycznych samochodów akumulatorowych lub 1,4 mln baterii do użytku domowego.

Jakie branże wykorzystują najwięcej energii?

Niemal każda branża wykorzystuje energię do swojej działalności. Niezależnie od tego czy jest to branża hazardowa reprezentowana przez każde nowe kasyno online, czy technologia blockchain z kryptowalutami na czele, wszystko w obecnych czasach wymaga energii.

Rozmawiając o energii, nie sposób zapomnieć o branżach, które wymagają jej najwięcej. Bazując na raporcie badawczym opublikowanym przez profesora z Indyjskiego Instytutu Technologii, pokrótce omówimy 4 branże, które pochłaniają najwięcej energii do swojej działalności.

Przemysł chemiczny 

Przemysł chemiczny jest bardzo zróżnicowany — wiele firm wytwarza tysiące produktów zaliczanych do kategorii chemikaliów i nawozów. Jednak niewielka liczba produktów odpowiada za znaczną część zużycia energii w tym sektorze. Te półprodukty obejmują amoniak, chlor i alkalia, etylen oraz inne półprodukty petrochemiczne. 

Amoniak jest wykorzystywany do produkcji nawozów. Według raportu przemysł nawozowy odpowiada za około 1,2% światowego zużycia energii, a ponad 90% tej energii wykorzystuje się do produkcji amoniaku. Ponadto etylen jest podstawową substancją chemiczną, która jest wykorzystywana do produkcji tworzyw sztucznych i innych produktów chemicznych. Niektóre znane produkty sektora chemicznego to wybielacze i farby.

Przemysł metalowy

Obejmuje on przede wszystkim produkcję żelaza i stali. Można śmiało powiedzieć, że codziennie stykamy się z wyrobami stalowymi, ponieważ stal jest głównym składnikiem narzędzi, maszyn, urządzeń, broni, samochodów, budynków, infrastruktury i wielu innych. Odlewanie ciągłe to metoda wytwarzania stali, która stanowi obecnie około 93% światowej produkcji stali.

Przemysł cementowy

Przemysł cementowy to kolejny sektor zużywający duże ilości energii, ale taki, który nie przychodzi na myśl jako pierwszy. Cement jest potrzebny w sektorze budowlanym i ma duże znaczenie dla rozwoju każdej gospodarki. Cement jest produkowany w prawie wszystkich krajach, a kraje rozwijające się wytwarzają około 73% światowej produkcji cementu. Według wspomnianego wyżej raportu, zużycie energii w przemyśle cementowym w Chinach w 2005 r. wyniosło około 50% zużycia energii w przemyśle materiałów budowlanych i stał się on największym konsumentem energii w tej branży.

Przemysł papierniczy i celulozowy

Kolejnym zagadnieniem jest przemysł papierniczy i celulozowy. Zgodnie z raportem, cztery największe regiony produkujące papier (UE, USA, Chiny i Japonia) odpowiadają za 80% zużycia energii i emisji dwutlenku węgla. W jaki sposób energia jest wykorzystywana do produkcji papieru i masy celulozowej? Około połowa całkowitej zużywanej energii jest wykorzystywana w procesie rozwłókniania, a druga połowa w procesie wytwarzania papieru. Energia jest zużywana w procesie rozwłókniania drewna w celu przygotowania włókien, które są przetwarzane w maszynie papierniczej — drugim kluczowym procesie zużywającym energię. Ogólnie rzecz biorąc, większość energii wykorzystuje się w postaci ciepła i pary do zasilania zintegrowanych zakładów rozwłókniania i papierniczych.

Podsumowanie

Energia to bez wątpienia coś, bez czego funkcjonowanie człowieka w obecnym świecie nie mogłoby się odbywać. Niezależnie od tego, czy będziesz chciał przejechać się tramwajem, czy wejść do Internetu, by pograć w gry kasynowe oferowane przez nowe kasyna bez depozytu, produkowane przez najlepszych dostawców takich jak: NetEnt, Pragmatic Play czy Betsoft, w każdym przypadku będziesz korzystał z energii.

Aktualnie zmagamy się z ogromnymi wyzwaniami, jeżeli chodzi o energię, która jest bezpośrednio skorelowana z zanieczyszczeniem środowiska. Wydajność elektrowni wiatrowych jest znakomitym rozwiązaniem, natomiast nie są one wydajne w takim stopniu, by były w stanie zastąpić inne alternatywne źródła. W opozycji znajdują się elektrownie węglowe, które są bardziej wydajne, natomiast są jednym z głównych źródeł emisji zanieczyszczeń. W jakim kierunku pójdziemy? Wszystko okaże się w najbliższej przyszłości.  

źródło: pieknydom24.pl