3 Minutės
Novatoriška energijos saugojimo technologija kelia didžiulį susidomėjimą atsinaujinančios energetikos sektoriuje – mokslininkai po jūra įrengia milžiniškas betonines baterijas. Šį inovatyvų projektą inicijavo Vokietijos Fraunhofer Energetikos Ekonomikos ir Energetikos Sistemų Technologijų Institutas (IEE), kuris gali kardinaliai pakeisti atsinaujinančios energijos kaupimą ir balansavimą visame pasaulyje.
Vandens slėgio panaudojimas tvariai energijos saugyklai
Giliai po Vokietijos Bodeno ežero paviršiumi inžinieriai pradėjo eksperimentą su 3 metrų skersmens betoniniu sferiniu akumuliatoriumi, skirtu elektra kaupti ir tiekti naudojant vien tik vandens slėgį. Ši pažangi povandeninė baterija naudoja perteklinę saulės ar vėjo energiją vandeniui išsisiurbti iš sferos – taip sukuriamas vakuumas. Kai elektros tinklui prireikia energijos, sistema leidžia ežero ar jūros vandeniui grįžti atgal į sferą, sukdamas turbinas ir generuodamas elektrą, kuri per kabelius tiekiama į tinklą.
StEnSea (angl. Stored Energy in the Sea) – taip vadinama ši vandenyno baterijos koncepcija – žada išspręsti tradicinės hidro-akumuliacinės saugyklos iššūkius. Skirtingai nei įprasti sprendimai, reikalaujantys dviejų sausumos rezervuarų skirtinguose aukščiuose, StEnSea technologija paverčia patį vandenyno tūrį viršutiniu rezervuaru, o betoninę sferą – apatiniu rezervuaru.
Pagrindiniai privalumai prieš įprastus sprendimus
StEnSea baterijos išskirtinis bruožas – lankstumas ir efektyvus žemės naudojimas. Instaliavus tokias betonines sferas giliai jūroje ar priekrantėse, išlaisvinami sausumos plotai ir atveriamos naujos galimybės energijos kaupimo infrastruktūrai. Tai ypač aktualu sparčiai augant pasaulinei energijos paklausai ir gyvenamųjų teritorijų tankiui pakrantėse. Be to, ši sistema yra konstrukciškai paprastesnė už tradicines hidroakumuliacines elektrines – sunaudojama mažiau medžiagų, mažesnės įrengimo išlaidos.
Fraunhofer IEE tyrimai įrodė, kad armuotas betonas gali atlaikyti milžinišką slėgį – net 800 metrų gylyje (apie 2600 pėdų), kur vandens slėgis siekia iki 77 atmosferų. Toks atsparumas leidžia StEnSea įrengti net ir giliuose vandenyno vandenyse, todėl ši technologija lengvai pritaikoma regionuose, kuriuose ribotos tradicinės energijos saugyklos galimybės.
Plečiasi į realias vandenynų sąlygas
Po sėkmingo 2017 metų prototipo bandymo Fraunhofer IEE pradeda didesnį tarptautinį projektą prie Kalifornijos pakrantės. Kartu su partneriais „Sperra“ (JAV) ir „Pleuger Industries“ (Vokietija), komanda netrukus įrengs milžinišką – 9 metrų skersmens – apie 400 tonų svorio sferą 600 metrų gylyje. Naudodami pažangią 3D betono spausdinimo technologiją kūrėjai užtikrina, kad sferos atlaikytų didžiulį povandeninį slėgį. Planuojama, kad šios jūrų baterijos pradės veikti iki 2026 metų pabaigos.
Kiekviena sfera pradžioje kauptų apie 0,4 megavatvalandės elektros energijos – pakankamai vienam namui aprūpinti elektrą dviems savaitėms. Tačiau StEnSea projekto tikslas – mastelio didinimas. Ateities projektai numato iki 30 metrų, o vėliau – iki 100 metrų diametro betono sferas, galinčias kaupti dar daugiau elektros energijos.
Palyginimas ir pritaikymo galimybės
Lyginant su ličio jonų baterijų parkais ar tradicine hidro-akumuliacine energetika, povandeninės betono baterijos pasižymi patikimumu bei ekologiškumu. Jos gali būti naudojamos transformuojant elektros tinklų stabilumą, ypač kaupiant pertraukiamą saulės bei vėjo energiją. Šios sistemos lengvai įdiegiamos tiek arti krantų, tiek didesniuose vandenyno gyliuose, todėl puikiai tinka tankiai apgyvendintuose regionuose ar ribotoje teritorijoje. Betono baterijos gali tapti svarbia pasaulinės dekarbonizacijos strategijos dalimi ir sustiprinti atsinaujinančių energijos šaltinių integraciją į elektros tinklus.
Rinkos reikšmė ir perspektyvos
Valstybėms siekiant atsisakyti iškastinio kuro, ilgo veikimo trukmės energijos saugyklos tampa gyvybiškai svarbios. Mastelio požiūriu pritaikoma StEnSea vandenyno baterijų technologija gali užpildyti šią spragą, leisdama kaupti perteklinę žaliąją energiją valandoms, dienoms ar net savaitėms. Fraunhofer IEE skaičiavimais, pasaulinė šios technologijos kaupimo talpa ateityje galėtų pasiekti net 817 000 gigavatvalandžių – tiek energijos pakaktų aprūpinti beveik 75 mln. namų per metus.
Jei šie ambicingi tikslai bus pasiekti, milžiniški povandeninių betoninių sferų laukai taps įprastu vandenynų vaizdu, suteikdami tvirtą pagrindą atspariems elektros tinklams, grįstiems atsinaujinančia energija. Povandeninių baterijų revoliucija dar tik prasideda, tačiau jos poveikis gali iš esmės pakeisti pasaulio energetikos ateitį.
Komentarai