U savremenom globalnom energetskom pejzažu, obnovljivi izvori energije (OIE) predstavljaju ne samo budućnost, već i nužnost. Međutim, vjetar ne duva uvijek kada treba, niti sunce sija kad to mreža zahtijeva. Upravo tu dolazi do izražaja značaj skladištenja energije. Stabilan i pouzdan elektroenergetski sistem ne može se zamisliti bez kapaciteta za akumulaciju viškova energije i njihovo oslobađanje kada je potražnja veća od proizvodnje. Bez efikasnih rješenja za skladištenje, koncept čiste energije ostaje na klimavim nogama.
Kako energetska tranzicija dobija na zamahu, tako raste i potražnja za pouzdanim, skalabilnim i ekonomičnim sistemima za skladištenje energije. Tradicionalne tehnologije, poput reverzibilnih hidroelektrana i litijum-jonskih baterija, i dalje imaju važnu ulogu, ali se sve više ulaže u razvoj novih, inovativnih rešenja koja mogu odgovoriti na specifične zahtjeve mreža i različitih klimatskih i geografskih uslova.
U nastavku predstavljamo osam najzanimljivijih inovacija iz oblasti elektrohemijskog, elektromehaničkog i termičkog skladištenja energije, koje bi mogle oblikovati budućnost održive energetike.
Gvožđe-vazduh i metal-oksid baterije: Dugotrajnost uz nižu cijenu
Američka kompanija Form Energy razvija baterije koje koriste gvožđe, vodu i vazduh, kao znatno pristupačniju i stabilniju alternativu litijum-jonskim baterijama. Ove baterije funkcionišu tako što se tokom punjenja gvožđe oksidira i pretvara u rđu, dok se tokom pražnjenja rđa redukuje nazad u metalno gvožđe, oslobađajući energiju.
Ovaj elektrohemijski proces je jednostavan i koristi lako dostupne i jeftine materijale, što značajno snižava troškove i čini ga pogodnim za dugotrajno skladištenje energije, u trajanju do 100 sati. Takvo dugotrajno skladištenje je ključno za balansiranje mreže tokom višednevnih perioda niske proizvodnje iz obnovljivih izvora, poput višednevne oblačnosti ili dana bez vjetra.
U avgustu 2024. godine, kompanija je započela izgradnju svog prvog komercijalnog postrojenja u Minesoti, kapaciteta 1,5MW/150MWh, koje će poslužiti kao pilot za skaliranje ove tehnologije na nivou elektroenergetskog sistema.
Alsym Energy, takođe iz SAD-a, razvija baterije na bazi metal-oksida sa elektrolitom na bazi vode. Ove baterije su nezapaljive, netoksične i otporne na visoke temperature, što ih čini pogodnim za urbane sredine i regije sa toplom klimom.
Vodonik u čvrstom stanju i podzemnim slanim šupljinama
Australijski startap LAVO razvio je patentiranu tehnologiju za skladištenje vodonika u čvrstom agregatnom stanju korišćenjem metalnih hidrida. U ovom sistemu, vodonik se apsorbuje u metalnu rešetku formirajući stabilne metal-hidridne veze, koje mu omogućavaju da se bezbjedno i dugoročno skladišti u čvrstoj formi. Kada je potrebna energija, vodonik se može selektivno oslobađati uz blago povećanje temperature, što omogućava preciznu kontrolu isporuke.
Prednosti ovog pristupa uključuju visoku gustinu skladištenja, smanjeni rizik od curenja i mogućnost integracije u rezidencijalne i komercijalne energetske sisteme. Tehnologija je i dalje u fazi razvoja i testiranja, ali predstavlja obećavajuću alternativu tradicionalnim metodama skladištenja vodonika pod visokim pritiskom ili u tečnom obliku.
Gravitaciono skladištenje: Blokovi od betona kao baterija
Švajcarska kompanija Energy Vault razvija inovativne sisteme za skladištenje energije korišćenjem gravitacije. Njihova tehnologija funkcioniše tako što koristi višak energije iz obnovljivih izvora za podizanje velikih kompozitnih blokova, izrađenih od otpada kao što su lokalni betonski ostaci i pepeo. Kada potražnja za energijom poraste, blokovi se spuštaju pretvarajući potencijalnu energiju u električnu putem generatora.
Jedan od njihovih prvih komercijalnih projekata, kapaciteta 25MW/100MWh, pušten je u rad u decembru 2023. godine u kineskom Rudongu, u blizini vjetroparka i priključen na nacionalnu mrežu. Sistem ima četvoročasovnu autonomiju, efikasnost do 80% i predviđeni vijek trajanja od oko 35 godina, uz znatno nižu stopu degradacije u poređenju sa baterijama.
Visokogustinski hidro sistemi: Više energije na manjem prostoru
Britanski startap RheEnergise razvija inovativnu tehnologiju poznatu kao High-Density Hydro, koja koristi specijalnu tečnost R-19, gustine 2,5 puta veće od vode. Ova tečnost, zahvaljujući svojoj gustini, omogućava da se ista količina energije skladišti na znatno manjoj visinskoj razlici i uz manje infrastrukturne zahvate u poređenju s tradicionalnim reverzibilnim hidroelektranama.
U aprilu 2024. godine, RheEnergise je započela izgradnju svog prvog zatvorenog demonstracionog postrojenja snage 500kW na lokaciji bivšeg rudnika u blizini Plimuta. Ova pilot-faza će poslužiti kao dokaz koncepta za buduće komercijalne projekte, jer tehnologija nudi značajne prednosti u pogledu fleksibilnosti lokacije, nižih troškova i dužeg trajanja skladištenja energije.
Za razliku od konvencionalnih hidroprojekata koji zahtijevaju velike visinske razlike i značajne količine vode, RheEnergise rješenje može da funkcioniše na manjim padinama i u zatvorenim sistemima, čime se otvara mogućnost iskorišćavanja velikog broja dosad nepristupačnih lokacija – uključujući napuštene rudnike i brdske oblasti.
Komprimovani vazduh: Nova generacija podzemnih akumulatora
U kineskom gradu Xinyang realizuje se jedan od najvećih projekata skladištenja energije komprimovanim vazduhom (CAES) u svijetu. Sistem, snage 300MW i kapaciteta 1200MWh, koristi vještačku podzemnu pećinu zapremine 318.000 kubnih metara za skladištenje velikih količina vazduha pod pritiskom.
Tokom perioda viška energije, vazduh se komprimuje i usmjerava u pećinu. Kada je potražnja veća, komprimovani vazduh se otpušta, prolazi kroz turbine i proizvodi električnu energiju.
Projekat, vrijedan oko 300 miliona dolara, dobio je podršku više kineskih državnih preduzeća, a očekuje se da će dostići efikasnost od 72% zahvaljujući visokoefikasnim toplotnim izmjenjivačima koji recikliraju otpadnu toplotu nastalu tokom kompresije, čime se smanjuje potreba za spoljnim izvorima toplote.
Sistem će imati kapacitet dovoljan za napajanje preko 300.000 domaćinstava, a puštanje u rad planirano je do kraja 2026. godine.
Elektrifikovana termička energija: Cigle zagrijane na 1500°C
Američka kompanija Rondo Energy razvila je inovativan sistem elektrifikovanog termičkog skladištenja energije (eTES), koji koristi obnovljivu električnu energiju za zagrijavanje velike količine specijalno dizajniranih cigli do ekstremno visokih temperatura – i do 1500°C. Ove cigle zatim akumuliraju toplotnu energiju koja se po potrebi isporučuje kao stalan izvor toplote ili pare industrijskim pogonima, poput cementara, rafinerija ili hemijskih postrojenja.
Sistem funkcioniše u zatvorenom ciklusu, gdje električni grijači postižu gotovo 100% efikasnost. Ključna prednost ovog rješenja je izuzetna robusnost: ima gotovo neograničen broj punjenja i pražnjenja, bez primjetne degradacije, uz procijenjeni vijek trajanja do 40 godina. Još jedna prednost je to što ne sadrži rijetke ili toksične materijale, niti zahtijeva složene elektronske komponente, čime se postiže visok nivo pouzdanosti i održivosti.
Sistem je već u funkciji u danskom industrijskom parku u Skiveu, gdje se kombinovana energija iz obnovljivih izvora i otpadna toplota koristi za napajanje postrojenja za proizvodnju biogasa. Ovaj primjer pokazuje kako visokoefikasna termička skladišta mogu igrati presudnu ulogu u dekarbonizaciji industrije.
Rastopljene soli: Danska tehnologija za dan bez sunca i vjetra
Danski startap Hyme Energy razvija napredni sistem termičkog skladištenja energije koji koristi rastaljene hidrokside kao medijum za akumulaciju toplote. Tehnologija funkcioniše tako što se u periodima visoke proizvodnje iz obnovljivih izvora električna energija koristi za zagrijavanje hidroksidnih soli do temperatura od oko 600°C. U toj formi, energija se skladišti u velikim, visokoizolovanim rezervoarima.
Kada proizvodnja iz OIE opadne, npr. tokom noći ili tokom dana bez vjetra, skladištena toplota se koristi za pretvaranje vode u paru, koja zatim pokreće turbine i generiše električnu energiju. Sistem nudi kontinuirano pražnjenje u trajanju od 24 sata i vijek trajanja od oko 20 godina, što ga čini pouzdanim osloncem za balansiranje mreže.
Prvi pilot projekat lansiran je u aprilu 2024. godine u danskom gradu Esbjergu, u saradnji sa firmom Sulzer, i koristi napredne toplotne izmjenjivače i pumpe kako bi osigurao visoku efikasnost i sigurnost sistema.
Latentna termička energija: Karbonska baterija iz Italije
Italijanski startap Energy Dome razvio je inovativnu tehnologiju skladištenja energije poznatu kao “karbonska baterija”, koja koristi CO₂ u ciklusu fazne transformacije između gasovitog i tečnog stanja kako bi obezbijedila stabilno i dugoročno skladištenje energije. U sistemu, CO₂ se prvo usisava iz okolnog vazduha u veliku kupolu (“Dome”) i komprimuje u rezervoare pod pritiskom, gdje prelazi u tečno stanje i skladišti se. Kada je potrebna energija, CO₂ se zagrijava i prelazi nazad u gasovito stanje, prolazeći kroz turbine koje generišu električnu energiju.
Ovaj proces koristi standardne industrijske komponente, što znači da se može brzo implementirati i skalirati, a sama tehnologija karakteriše niska stopa degradacije, dug vijek trajanja (preko 30 godina) i minimalni operativni troškovi.
Energy Dome je već dobio značajnu podršku u sektoru: projekat je sufinansiran od strane EU Catalyst Partnerstva, koje uključuje Evropsku komisiju i Evropsku investicionu banku.
Prelazak na obnovljive izvore energije je čini da skladištenje postane nova linija odbrane stabilnosti sistema. Tehnološke inovacije koje smo predstavili ne samo da šire spektar dostupnih opcija, već i otvaraju vrata novim pristupima dekarbonizaciji, decentralizaciji i demokratizaciji energije. Rješenja koja kombinuju lokalnu dostupnost materijala, sigurnost i dugovječnost postaju ključni stubovi buduće energetske infrastrukture. A kako oblikujemo energetsku revoluciju, više se ne postavlja pitanje da li se može skladištiti energija – već kako to učiniti na najpametniji i najodrživiji način.
Jasmin Murić
Naslovna fotografija: Unsplash
