3 Minuten
Istorinė pažanga energijos saugojimo srityje skatina atsinaujinančiosios energetikos sektorių – mokslininkai po jūros dugnu diegia milžiniškas betono baterijas. Šią inovatyvią energijos kaupimo technologiją, vadovaujant Vokietijos Fraunhofer energijos ekonomikos ir energetikos sistemų technologijų institutui (IEE), gali iš esmės pakeisti atsinaujinančios energijos balansavimą ir saugojimą visame pasaulyje.
Jūros slėgio panaudojimas tvariai energijos kaupimui
Giliai po Vokietijos Bodenio ežero paviršiumi inžinieriai pradėjo eksperimentą su 3 metrų skersmens betoniniu sfera, skirta elektros energijai kaupti ir tiekti vien tik naudojant vandens slėgį. Ši pionierinė po vandeniu įrengiama baterija veikia naudojant perteklinę energiją iš saulės ar vėjo – ji išpumpuoja vandenį iš sferos, sukuriant vakuumą. Prireikus energijos tinklui, sistema leidžia ežero arba jūros vandeniui sugrįžti atgal į sferą, vanduo suka turbiną ir išgauna elektros energiją, kuri vėliau per kabelius tiekiama į elektros tinklą.
Ši vandenyno baterijos koncepcija, žinoma kaip StEnSea („Stored Energy in the Sea“), žada išspręsti įprastų hidroenergetikos sprendimų trūkumus. Skirtingai nei tradicinės hidroelektrinės, reikalaujančios dviejų sausumos rezervuarų skirtingame aukštyje, StEnSea sistema panaudoja patį vandenyną kaip viršutinį rezervuarą (vandens koloną), o betoninės sferos vidų – kaip apatinį rezervuarą.
Pranašumai prieš tradicinius sprendimus
Vienas pagrindinių StEnSea technologijos pranašumų – universalumas ir nedidelės žemės naudmenų sąnaudos. Naudojant pakrantės ar didesnių jūros gylių vietoves, šios betoninės baterijos atlaisvina vertingą žemę bei atveria naujas galimybes energijos saugyklų įrengimui. Tai ypač aktualu augant energijos poreikiui ir didėjant pakrančių gyventojų tankiui. Sistemos konstrukcija paprastesnė už įprastų siurbtinių hidroelektrinių, todėl sumažėja ir medžiagų, ir įrengimo kaštai.
Fraunhofer IEE atlikti tyrimai įrodo, kad gelžbetonio struktūros gali atlaikyti didžiulius slėgius, pasiekiančius net 800 metrų gilumoje (daugiau nei 2 600 pėdų), kur vandens slėgis siekia iki 77 atmosferų. Tokio tvirtumo konstrukcijos leidžia StEnSea įdiegti ir giliuose vandenynuose, toli nuo sausumos, todėl tai tampa masteliu pritaikomu sprendimu regionams, neturintiems tradicinių energijos saugojimo infrastruktūrų.
Pritaikymas realiomis vandenyno sąlygomis
Po sėkmingo 2017 m. prototipo bandymo, Fraunhofer IEE vysto dar ambicingesnį tarptautinį projektą prie Kalifornijos krantų. Bendradarbiaudami su kompanijomis Sperra (JAV) ir Pleuger Industries (Vokietija), tyrėjai netrukus įrengs apie 9 metrų skersmens, apie 400 tonų sveriančią tuščiavidurę sferą 600 metrų gylyje. Naudojant pažangią 3D betono spausdinimo technologiją, šios sferos kurtos atlaikyti didžiulį spaudimą po vandeniu ir planuojama, kad jos veikti pradės iki 2026 metų pabaigos.
Kiekviena sfera pradžioje kauptų apie 0,4 megavatvalandės elektros energijos – pakanka vidutinei namų ūkiui aprūpinti dvi savaites. Tačiau StEnSea idėja – technologijos mastelio plėtra. Ateityje planuojama gaminti iki 30 metrų skersmens sferas, o dar didesni – iki 100 metrų – modeliai galėtų saugoti žymiai didesnius energijos kiekius.
Palyginimai ir taikymo pavyzdžiai
Lyginant su ličio jonų baterijų parkais ir tradicine hidroenergetika, povandeninės betono baterijos siūlo tvirtą ir ekologiškesnę alternatyvą. Tai itin naudinga didelės apimties tinklo stabilizavimui ir atsinaujinančių energijos šaltinių (saulės, vėjo) energijos kaupimui. Šios sistemos gali būti diegiamos prie pakrančių ir net giliausiose jūros vietose net ir tankiai apgyvendintuose regionuose, todėl tampa svarbia pasaulinės dekarbonizacijos dalimi bei didina atsinaujinančių energijos šaltinių integraciją.
Rinkos aktualumas ir ateities reikšmė
Pasauliui sparčiai atsisakant iškastinio kuro, ilgo laikotarpio energijos saugyklos tampa prioritetu. StEnSea technologija suteikia galimybę kaupimui ne tik valandoms, bet ir dienoms ar savaitėms – kaupiant perteklinę žaliąją energiją. Pagal Fraunhofer IEE vertinimus, ši technologija ilgainiui galėtų užtikrinti net 817 000 gigavatvalandžių talpą visame pasaulyje – tiek energijos pakaktų apie 75 milijonams namų ūkių per metus.
Jei šie ambicingi planai bus įgyvendinti, po pasaulio vandenynų paviršiumi gali atsirasti ištisi betono sferų laukai, kurie taps tvirta atsinaujinančios energetikos tinklų atrama. Povandeninės baterijos revoliucija tik prasideda, tačiau jos poveikis gali iš esmės pakeisti pasaulinės energijos ateitį.
Kommentare