Kompanije širom svijeta sve intenzivnije traže nove načine da proizvode i skladište energiju iz obnovljivih izvora, svjesne da će brzina energetske tranzicije zavisiti ne samo od izgradnje novih kapaciteta, već i od razvoja tehnologija koje mogu obezbijediti stabilnost sistema. Uz solarne i kopnene vjetroelektrane, koje su već postale standard, u fokusu su rješenja koja pokušavaju da riješe najveće izazove obnovljive energije: neujednačenu proizvodnju, potrebu za dugoročnim skladištenjem i obezbjeđivanje energije za industrije koje je teško dekarbonizovati.
U tom kontekstu, nekoliko inovacija privlači posebnu pažnju, jer bi mogle ubrzati globalni prelazak sa fosilnih goriva na niskougljeničnu energetiku.
Vjetroelektrane na moru koje ne zavise od dubine
Razvoj plutajućih vjetroturbina otvara mogućnost korišćenja snažnijih i stabilnijih vjetrova na otvorenom moru, gdje je do sada postavljanje turbina bilo ograničeno dubinom. Za razliku od klasičnih offshore sistema koji se učvršćuju za morsko dno, plutajuće vjetroturbine postavljaju se na platforme koje plutaju na površini, što omogućava njihovu instalaciju u mnogo dubljim vodama.
Takve lokacije imaju veće i stabilnije brzine vjetra, pa se očekuje da bi ova tehnologija mogla značajno povećati proizvodnju energije iz vjetra, posebno u zemljama koje nemaju široke plitke obalne zone.
Energija iz morskih struja i plime
Dok se vjetar i sunce često mijenjaju, plima i oseka predstavljaju jedan od najpredvidljivijih prirodnih ciklusa. Zbog toga se razvijaju podvodne plimne turbine, koje rade slično vjetroturbinama, ali su postavljene na dnu mora i koriste snagu morskih struja.
Kompanije poput Nova Innovation razvijaju sisteme koji mogu kontinuirano proizvoditi energiju zahvaljujući stabilnosti plimnih kretanja, što ih čini zanimljivim rješenjem za obalne države koje žele pouzdan obnovljivi izvor.
Skladištenje energije u pijesku
Jedan od najvećih problema obnovljivih izvora jeste skladištenje energije za periode kada nema sunca ili vjetra. Finska kompanija Polar Night Energy razvila je neobično rješenje poznato kao „pješčana baterija“, u kojoj se višak energije pretvara u toplotu i čuva u izolovanom silosu ispunjenom pijeskom.
Ovakav sistem omogućava skladištenje toplote mjesecima, što ga čini posebno pogodnim za grijanje gradova i industrijskih objekata u hladnijim klimama.
Vjetar na velikim visinama
I Istraživači već godinama pokušavaju da iskoriste snažne i stabilne vjetrove koji duvaju na velikim visinama, znatno iznad dometa klasičnih vjetroturbina. Dok se standardne turbine postavljaju na tornjeve visoke do oko 100–150 metara, na visinama od nekoliko stotina metara, pa i više kilometara, vjetrovi su jači, ravnomjerniji i dostupni tokom većeg dijela godine, što znači da bi proizvodnja električne energije mogla biti znatno stabilnija nego kod kopnenih ili offshore vjetroelektrana.
Zbog toga se razvija tehnologija poznata kao high-altitude wind power, koja podrazumijeva korišćenje letećih ili plutajućih sistema umjesto klasičnih tornjeva. Jedan od pristupa na kojem rade istraživači i kompanije poput SAWES podrazumijeva turbine ili rotore koji se podižu na velike visine pomoću balona, kablova ili specijalnih letećih platformi, gdje mogu da dosegnu i do 2.000 metara iznad tla. Na tim visinama vjetar je ne samo jači, već i znatno predvidljiviji, što je velika prednost za elektroenergetske sisteme koji zahtijevaju stabilnu proizvodnju.
Električna energija se u takvim sistemima prenosi do zemlje putem kablova, a konstrukcije se po potrebi mogu spuštati radi održavanja ili u slučaju nepovoljnih vremenskih uslova. Prednost ovakvog pristupa je i to što ne zahtijeva izgradnju masivnih tornjeva i temelja, pa bi u budućnosti mogao omogućiti proizvodnju energije na lokacijama gdje klasične vjetroelektrane nijesu tehnički ili ekonomski isplative.
Skladištenje energije pomoću gravitacije
Pored hemijskih baterija, razvijaju se i mehanička rješenja za skladištenje energije, koja pokušavaju da na jednostavan način iskoriste osnovne fizičke principe. Jedan od takvih pristupa razvija kompanija Energy Vault, koja radi na sistemima u kojima se veliki blokovi ili tereti podižu pomoću viška električne energije, a zatim spuštaju kada je energija potrebna, pri čemu se kroz generatore ponovo proizvodi struja.
Princip rada je sličan pumpnim hidroelektranama, gdje se voda pumpa u viši rezervoar kada ima viška energije, a zatim se pušta nizbrdo kada je potražnja veća. Međutim, kod gravitacionog skladištenja umjesto vode koriste se betonski ili kompozitni blokovi koji se podižu kranovima ili specijalnim tornjevima, čime se energija čuva u obliku potencijalne energije visine.
Prednost ovakvih sistema je što ne zahtijevaju velike količine vode, planinske rezervoare ili posebne geografske uslove, pa se mogu graditi i u ravničarskim ili sušnim područjima gdje klasične hidroakumulacije nijesu moguće. Takođe, za razliku od baterija, ovakvi sistemi ne koriste rijetke metale i mogu imati dug vijek trajanja uz relativno male gubitke energije tokom skladištenja.
Geotermalna energija iz dubokih stijena
Geotermalna energija se smatra jednim od najstabilnijih obnovljivih izvora, jer za razliku od sunca i vjetra nije zavisna od vremenskih prilika, već od toplote koja se prirodno nalazi u unutrašnjosti Zemlje. Međutim, njena primjena je do sada bila ograničena uglavnom na područja gdje postoje prirodni geotermalni rezervoari, poput Islanda, dijelova SAD-a ili Italije, gdje se topla voda i para već nalaze blizu površine.
Novi pristup, poznat kao Enhanced Geothermal Systems (EGS), pokušava da prevaziđe to ograničenje korišćenjem tehnologija bušenja razvijenih u naftnoj i gasnoj industriji. Umjesto da se energija koristi samo tamo gdje prirodni uslovi to omogućavaju, kod EGS sistema se dubokim bušenjem dolazi do vrućih, suvih stijena, u koje se zatim ubrizgava voda kako bi se stvorio vještački geotermalni rezervoar. Zagrijana voda ili para potom se vraća na površinu i koristi za proizvodnju električne energije ili grijanje.
Kompanije poput Fervo Energy već testiraju ovakve projekte, uz primjenu naprednih tehnika horizontalnog bušenja i preciznog praćenja podzemnih pukotina, što omogućava bolju kontrolu nad protokom vode i efikasnije korišćenje toplote. Očekuje se da bi ovakva rješenja mogla značajno proširiti mogućnost korišćenja geotermalne energije na mnogo veći broj lokacija širom svijeta, čime bi se dobio pouzdan izvor električne energije koji može raditi neprekidno, bez obzira na vremenske uslove ili doba dana.
Zeleni vodonik za industriju i transport
Za sektore poput čeličana, brodarstva i hemijske industrije, elektrifikacija često nije dovoljna. Zbog toga se sve veća pažnja posvećuje zelenom vodoniku, koji se proizvodi elektrolizom uz korišćenje energije iz obnovljivih izvora.
Ova tehnologija se smatra ključnom za dekarbonizaciju teške industrije, jer omogućava zamjenu fosilnih goriva u procesima gdje je potrebna visoka temperatura ili velika gustina energije.
Fuzija kao dugoročno rješenje
Iako je još u eksperimentalnoj fazi, nuklearna fuzija se i dalje smatra jednim od najambicioznijih energetskih projekata. Istraživačke organizacije širom svijeta razvijaju prototipne reaktore koji bi, ako uspiju, mogli obezbijediti gotovo neograničenu količinu energije uz minimalan uticaj na životnu sredinu.
Za razliku od nuklearne fisije, fuzija ne proizvodi dugoročni radioaktivni otpad i koristi gorivo koje je široko dostupno, zbog čega se često opisuje kao potencijalno najčišći izvor energije u budućnosti.
Tehnologije koje bi mogle ubrzati energetsku tranziciju
Zajedničko svim ovim rješenjima je pokušaj da se riješe ključne slabosti današnjeg energetskog sistema. Dok obnovljivi izvori već brzo rastu, njihova pouzdanost, skladištenje energije i primjena u industriji ostaju najveći izazovi.
Upravo zbog toga se očekuje da će kombinacija ovih inovacija, od plutajućih turbina do zelenog vodonika i napredne geotermalne energije, imati važnu ulogu u približavanju cilju niskougljenične, stabilne i dugoročno održive energetike.
J.M.
Naslovna fotografija: Eurofusion
