Revoliucinė energijos saugojimo technologija: povandeninės betono baterijos keičia atsinaujinančios energetikos ateitį

Proveržį atsinaujinančios energetikos srityje žymi nauja energijos saugojimo technologija – mokslininkai giluminiame jūros dugne diegia milžiniškas betono baterijas. Ši novatoriška energijos kaupimo sistema, kurią plėtoja Vokietijos Fraunhofer IEE institutas, gali iš esmės pakeisti, kaip visame pasaulyje yra saugoma ir subalansuojama atsinaujinanti energija.

Vandens slėgio išnaudojimas tvariam energijos saugojimui

Giliai po Vokietijos Konstancos ežero paviršiumi inžinieriai pradėjo eksperimentą su 3 metrų skersmens betoniniu sferos formos įrenginiu, skirtu elektros energijai kaupti ir tiekti, naudojant vien vandens slėgį. Ši inovatyvi povandeninė baterija veikia taip: perteklinė saulės ar vėjo energija panaudojama išpumpuoti vandenį iš sferos, taip sukuriant vakuumą. Esant elektros poreikiui, sistema leidžia ežero ar jūros vandeniui vėl prasiveržti į sferą, taip sukiant turbinas ir generuojant elektros energiją, kuri kabeliais perduodama į elektros tinklą.

Ši technologija, žinoma kaip StEnSea (Stored Energy in the Sea), leidžia išvengti įprastiems hidroakumuliaciniams rezervuarams būdingų apribojimų. Skirtingai nuo tradicinių sistemų, kurioms reikalingi du žemyninės dalies rezervuarai skirtinguose lygiuose, StEnSea modelis pačią jūros vandens masę paverčia aukštutiniu rezervuaru, o betono sfera – žemutiniu.

Privalumai prieš įprastas energijos saugojimo sistemas

Viena ryškiausių StEnSea technologijos savybių yra gebėjimas būti diegiamai atviroje jūroje ir nepriklausyti nuo vertingos žemės resursų. Tokios povandeninės betono sferos išlaisvina sausumos plotus, kartu užtikrina didžiulį naujų energijos kaupimo vietų potencialą. Tai tampa itin aktualu augant pasauliniam elektros vartojimui ir didėjant pakrančių apgyvendinimui. StEnSea sistema yra ir konstrukciškai paprastesnė nei tradiciniai hidroakumuliaciniai rezervuarai, todėl mažėja medžiagų sąnaudos ir įrengimo kaštai.

Fraunhofer IEE tyrimų duomenimis, armuotas betonas gali atlaikyti net ir labai didelį – iki 800 metrų – vandens gylio slėgį, kuris siekia iki 77 atmosferų. Toks tvirtumas suteikia galimybę diegti StEnSea sistemas net giliose jūrose, kur nėra galimybės įrengti įprastų energijos saugyklų.

Pereinant prie realaus jūros naudojimo

Po sėkmingo prototipo bandymo 2017 metais, Fraunhofer IEE kartu su amerikiečių bendrove Sperra ir vokiečių Pleuger Industries pradeda didesnį tarptautinį projektą prie Kalifornijos krantų. Planuojama sumontuoti 9 metrų skersmens, apie 400 tonų svorio tuščiavidurę sferą maždaug 600 metrų gylyje. Šios sferos, kurioms gaminti naudojamos pažangios 3D betonavimo technologijos, bus atsparios stipriam povandeniniam slėgiui ir turėtų pradėti veikti iki 2026 metų pabaigos.

Kiekviena tokia sfera pradžioje kaups apie 0,4 megavatvalandės elektros energijos – pakankamai, kad vidutinį namą aprūpintų elektra dvi savaites. Vis dėlto svarbiausia StEnSea vizijos dalis – plėtros galimybės: ateityje planuojama didinti sferų skersmenį net iki 30 ar 100 metrų, o dar didesni – iki 100 metrų – modeliai galėtų kaupti žymiai daugiau energijos.

Palyginimas ir naudojimo galimybės

Lyginant su ličio jonų akumuliatoriais ar tradicinėmis hidroakumuliacinėmis elektrinėmis, povandeninės betono baterijos siūlo patikimą ir aplinkai draugišką sprendimą, ypač didelio masto energetinių tinklų stabilizavimui ir atsinaujinančios energijos (saulės ir vėjo) svyravimams sukaupti. Šias sistemas galima diegti tiek priekrantėse, tiek toliau jūroje, todėl jos tampa aktualios ir tankiai apgyvendintose teritorijose, ir atokiose vietovėse. Tokiu būdu jos gali būti kertiniu elementu pasaulinės anglies neutralumo strategijose ir padėti efektyviai integruoti atsinaujinančią energiją į bendrą elektros tinklą.

Rinkos potencialas ir ateities poveikis

Šalys, siekiančios atsisakyti iškastinio kuro, vis daugiau dėmesio skiria ilgalaikiam energijos kaupimui. StEnSea jūrinė energijos saugojimo technologija gali užtikrinti perteklinės žaliosios energijos saugojimą kelioms valandoms, dienoms ar net savaitėms. Fraunhofer IEE skaičiavimais, ši technologija ilgalaikėje perspektyvoje galėtų pasiekti iki 817 000 gigavatvalandžių pasaulinio saugojimo pajėgumą, kas prilygtų energijos tiekimui beveik 75 milijonams namų per metus.

Jeigu šie ambicingi tikslai bus įgyvendinti, po vandeniu atsiras milžiniški betono sferų laukai, tapsiantys atsparios ir atsinaujinančia energija grįstos energetikos stuburu. Naujosios kartos povandeninių baterijų proveržis tik prasideda – ir jo poveikis gali tapti lemiamas visos pasaulinės energetikos ateičiai.