4 Minuty
Nowatorska technologia magazynowania energii zdobywa coraz większe uznanie w sektorze odnawialnych źródeł energii, gdy naukowcy instalują ogromne betonowe baterie głęboko pod powierzchnią morza. Ten innowacyjny projekt, prowadzony przez niemiecki Instytut Fraunhofera ds. Gospodarki Energetycznej i Systemów Energii (IEE), może zasadniczo odmienić sposoby magazynowania i bilansowania energii odnawialnej na całym świecie.
Wykorzystanie ciśnienia oceanicznego do zrównoważonego magazynowania energii
Głęboko pod powierzchnią Jeziora Bodeńskiego w Niemczech inżynierowie przeprowadzili eksperyment z betonową kulą o średnicy trzech metrów, zaprojektowaną do gromadzenia i dostarczania energii elektrycznej przy wykorzystaniu wyłącznie ciśnienia wody. Ta przełomowa podwodna bateria działa poprzez wykorzystanie nadwyżki energii słonecznej lub wiatrowej do wypompowywania wody z wnętrza kuli, co tworzy próżnię. Gdy sieć energetyczna potrzebuje dodatkowej mocy, system wpuszcza wodę z jeziora lub morza z powrotem do kuli — napędzając turbiny i generując prąd, który trafia do sieci przez podwodne kable.
Koncepcja ta, znana jako StEnSea (Stored Energy in the Sea), pokonuje ograniczenia tradycyjnych elektrowni szczytowo-pompowych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych rozwiązań wymagających dwóch naziemnych zbiorników na różnych wysokościach, system StEnSea wykorzystuje sam ocean jako zarówno górny zbiornik (kolumna wody), jak i dolny zbiornik (wewnątrz betonowej kuli).
Przewagi nad tradycyjnymi rozwiązaniami
Unikalną cechą technologii StEnSea jest jej elastyczność oraz efektywność wykorzystania przestrzeni. Dzięki lokalizowaniu betonowych kul na otwartych wodach i dużych głębokościach zwalniane są tereny lądowe, które mogą zyskać inne przeznaczenie, a jednocześnie otwierana jest możliwość budowy nowych, rozległych magazynów energii. Ma to szczególne znaczenie wobec rosnących światowych potrzeb energetycznych i gęstości ludności na wybrzeżach. Konstrukcja systemu jest jednocześnie prostsza niż w przypadku tradycyjnych elektrowni szczytowo-pompowych, co przekłada się na mniejsze zużycie materiałów i niższe koszty montażu.
Badania Fraunhofer IEE wykazały, że zbrojony beton wytrzymuje olbrzymie ciśnienia występujące na głębokościach do 800 metrów, gdzie woda wywiera nacisk aż 77 atmosfer. Ta trwałość sprawia, że StEnSea doskonale nadaje się do instalacji na głębokich wodach oceanicznych, daleko poza jeziorami śródlądowymi, oferując skalowalne rozwiązanie dla regionów z ograniczonym dostępem do konwencjonalnych technologii magazynowania energii.
Rozwój projektu w realnych warunkach oceanicznych
Po udanym prototypie z 2017 roku Fraunhofer IEE realizuje obecnie większy międzynarodowy projekt u wybrzeży Kalifornii. Wspólnie z firmami Sperra (USA) oraz Pleuger Industries (Niemcy) zespół wkrótce zainstaluje ogromną kulę o średnicy dziewięciu metrów i masie około 400 ton, posadowioną na głębokości około 600 metrów. Dzięki zaawansowanej technologii druku 3D z betonu, konstrukcje te będą w stanie wytrzymać ekstremalne ciśnienie wodne i mają zostać uruchomione pod koniec 2026 roku.
Początkowo każda kula będzie magazynować ok. 0,4 megawatogodziny energii elektrycznej — ilość wystarczającą do zasilenia przeciętnego gospodarstwa domowego przez dwa tygodnie. Kluczowym założeniem projektu StEnSea jest jednak skalowalność — w przyszłości planowane są konstrukcje o średnicy niemal 30 metrów, a nawet gigantyczne kule o średnicy 100 metrów, które będą w stanie gromadzić jeszcze większe ilości energii.
Porównanie i zastosowania technologii
W porównaniu do farm baterii litowo-jonowych i konwencjonalnych elektrowni szczytowo-pompowych, betonowe podwodne baterie oferują ekologiczne i solidne rozwiązanie szczególnie dla dużych systemów stabilizacji sieci oraz magazynowania nadmiaru energii odnawialnej z wiatru i słońca. Systemy te można instalować zarówno blisko wybrzeży, jak i na głębokich wodach, nawet w rejonach o dużym zagęszczeniu zaludnienia, co sprawia, że technologia StEnSea może odegrać kluczową rolę w procesie dekarbonizacji oraz integracji odnawialnych źródeł energii z sieciami elektroenergetycznymi na całym świecie.
Znaczenie rynkowe i wpływ na przyszłość
W obliczu przyspieszającej transformacji energetycznej oraz potrzeby długoterminowego magazynowania energii, skalowalna technologia podwodnych baterii StEnSea daje szansę na gromadzenie nadwyżek zielonej energii przez wiele godzin, dni, a nawet tygodni. Według szacunków Instytutu Fraunhofera system może docelowo zapewnić aż 817 000 gigawatogodzin globalnej pojemności magazynowej — co wystarczyłoby na zasilenie niemal 75 milionów domów rocznie.
Jeśli te ambitne cele zostaną zrealizowane, rozległe, podwodne pola z betonowymi kulami mogą wkrótce stać się charakterystycznym elementem oceanicznego krajobrazu, budując fundament odpornej i zrównoważonej, odnawialnej energetyki. Rewolucja podwodnych baterii właśnie się rozpoczyna, a jej znaczenie może okazać się przełomowe dla przyszłości energetyki na całym świecie.
Komentarze