Lūk, kas neļauj enerģijas plānotājiem naktīs nomodā: kas notiek, kad vējš pārstāj pūst un saule noriet, bet visi joprojām lādē savus elektromobiļus un darbina gaisa kondicionētājus? Tā vairs nav hipotētiska problēma. Tā kā valstis arvien vairāk cenšas sasniegt atjaunojamās enerģijas mērķus, mēs ar galvu ejam uz realitāti, kas ir gan acīmredzama, gan pārsteidzoši sarežģīta-vēja un saules enerģija ir fantastiska, kad tās darbojas, taču tās ir neprātīgi nekonsekventas, kad tās patiešām ir vajadzīgas.
Īsā atbilde uz jautājumu, vai liela mēroga enerģijas uzglabāšana spēj apmierināt pieprasījumu, ir: tehniski jā, taču mēs vēl ne tuvu neesam tam gatavi. Un ceļš uz to ir sarežģītāks, nekā to vēlas atzīt vairums politikas dokumentu.
Kāpēc tam ir lielāka nozīme, nekā jūs domājat
Lielākā daļa cilvēku saprot, ka saules paneļi nedarbojas naktī. Mazāk acīmredzams ir tas, cik mežonīga var būt mainīgums. Es runāju par nedēļām{2}}dažreiz mēnešiem-, kad vēja ražošana visā valstī var samazināties līdz daļai tās jaudas. Laikapstākļu modeļi nerūpējas par mūsu enerģijas vajadzībām, un vēsturiskie dati liecina par diezgan neērtām patiesībām par to, cik ilgi šie klusumi var ilgt.
Lielbritānijas situācija to lieliski ilustrē. Viņi ir apņēmušies līdz 2050. gadam sasniegt nulli, kas nozīmē milzīgu daudzumu vēja turbīnu un saules enerģijas fermu. Bet pat tad, ja jūs uzbūvētu pietiekami daudz atjaunojamās jaudas, lai teorētiski nodrošinātu valsti divreiz vairāk, jums joprojām būs periodi, kad ražošanas pietrūks. Arī atstarpe nav maza. Mēs runājam par nepieciešamību uzkrāt enerģiju uz svariem, kas ir gandrīz tūkstoš reižu vairāk nekā visas Lielbritānijas sūknējamās hidroiekārtas kopā. Tā nav drukas kļūda.
Tātad, kādas ir liela mēroga enerģijas uzglabāšanas iespējas?
Šeit lietas kļūst interesantas, jo nav viena maģiska risinājuma. Dažādas uzglabāšanas tehnoloģijas izceļas ar dažādām lietām, un tas, kas darbojas, lai uzkrātu enerģiju dažas stundas, nelīdzinās tam, kas jums nepieciešams sezonālai uzglabāšanai.
Baterijassaņemiet visus virsrakstus, un pamatota iemesla dēļ{0}}tie ātri uzlabojas un lieliski darbojas īstermiņa-uzglabāšanā. Bet šeit ir āķis: akumulatori ir dārgi, ja tos palielina, lai uzglabātu valsts elektrību dienu vai nedēļu vērtībā. Ekonomika vēl nedarbojas liela mēroga enerģijas uzglabāšanai, kas pārsniedz 4-6 stundu dublēšanu. Tie ir lieliski piemēroti izciļņu izlīdzināšanai, bet mazāk piemēroti divu nedēļu lēna vēja pārvarēšanai.
Sūknēta hidroir vecais, uzticamais -sūknējiet ūdeni kalnā, kad jums ir lieki elektrība, ļaujiet tam palaist atpakaļ pa turbīnām, kad jums ir nepieciešama jauda. Tas darbojas, tas ir pierādīts un ir salīdzinoši efektīvs. Problēma? Ģeogrāfija. Jums ir nepieciešams pareizais reljefs ar piemērotiem rezervuāriem, un lielākā daļa labo vietu jau ir aizņemtas. Jaunu sūknējamo hidroprojektu būvniecība saskaras ar dažādiem vides un plānošanas šķēršļiem.
Saspiesta gaisa uzglabāšanaizklausās gudri-izmantojiet lieko elektrību, lai saspiestu gaisu pazemes dobumos, un pēc tam atlaidiet to, lai vēlāk darbinātu turbīnas. Bet tas nekad nav īsti komerciāli izmantots. Brauciena turp un atpakaļ efektivitāte nav liela, un jums ir nepieciešami īpaši ģeoloģiskie veidojumi.
Tad irūdeņraža uzglabāšana, kas varētu izklausīties eksotiski, bet, iespējams, ir vispraktiskākais risinājums patiesi liela mēroga enerģijas uzglabāšanai ilgu laiku. Koncepcija ir pietiekami vienkārša: izmantojiet atjaunojamo elektroenerģiju, lai elektrolīzes ceļā sadalītu ūdeni ūdeņradī un skābeklī. Uzglabājiet ūdeņradi, pēc tam sadedziniet to spēkstacijās vai izlaidiet caur kurināmā elementiem, kad jums atkal būs nepieciešama elektrība.
Kāpēc šajās sarunās arvien parādās ūdeņradis
Ūdeņraža uzglabāšanā tas izceļas ne tikai ar efektivitāti,{0}}tas patiesībā ir diezgan neefektīvs salīdzinājumā ar akumulatoriem, zaudējot varbūt 60–70% enerģijas turp un atpakaļ. Bet efektivitāte vēl nav viss. Liela mēroga enerģijas uzglabāšanai svarīga ir izmaksas par uzglabāšanas jaudas vienību, un tieši šeit ūdeņradis sāls dobumos kļūst pārliecinošs.
Šim nolūkam ir ievērojamas sāls dobes. Varat tos izšķīdināt- (būtībā izšķīdināt sāli ar ūdeni), un tie ir dabiski noslēgti un stabili. Vēl svarīgāk ir tas, ka tie ir milzīgi. Vienā dobumā var uzglabāt pietiekami daudz ūdeņraža, lai saražotu gigavatstundu{4}}elektrību. Un tādās vietās kā Lielbritānija-un daudzām citām valstīm-pazemē ir ievērojamas sāls atradnes, kas varētu nodrošināt milzīgo uzglabāšanas jaudu, par kuru mēs runājam.
Arī ekonomika darbojas savādāk. Izmantojot akumulatorus, jūsu izmaksas palielinās aptuveni lineāri ar ietilpību-divkāršāku krātuves apjomu, divkāršu cenu. Ar ūdeņradi sāls dobumos dārgā daļa ir elektrolīzes aprīkojums un kurināmā elementi (vai spēkstacijas), lai pārveidotu atpakaļ elektrībā. Pati krātuve? Salīdzinoši lēti par vienu vienību, kad esat izrakuši alu. Tas padara to unikāli piemērotu liela enerģijas daudzuma uzglabāšanai, kas var nostāvēties vairākus mēnešus, pirms tas jums ir nepieciešams.
Laika noteikšanas problēma Nevienam nepatīk runāt
Lūk, kur politikas ambīcijas nonāk fiziskajā realitātē: šīs infrastruktūras izveide prasa laiku. Daudz laika. Risinājums sāls dobumā nav nekas tāds, ko jūs darāt nedēļas nogalē. Mēs runājam par gadiem vienai alai, un jums ir vajadzīgi daudzi no tiem. Ūdeņraža elektrolīzes iekārtas, cauruļvadi, elektroenerģijas ražošanas iekārtas{4}}tas viss prasa ne tikai naudu, bet arī pagarinātus būvniecības termiņus.
Ja Apvienotā Karaliste (vai jebkura valsts) nopietni vēlas, lai liela mēroga enerģijas uzkrāšana būtu gatava, kad tā ir nepieciešama, būvniecība ir jāsāk vairāk vai mazāk tagad. Nevis pēc pieciem gadiem pēc kārtējās priekšizpētes kārtas, bet tagad. Plaisa starp "mums, iespējams, par to vajadzētu padomāt" un "mums ļoti nepieciešama šī operācija" samazinās ātrāk, nekā cilvēki nojauš.
Vai tas tiešām var apmierināt pieprasījumu?
Atgriežoties pie sākotnējā jautājuma: liela mēroga enerģijas uzglabāšanas sistēmas teorētiski var apmierināt pieprasījumu, bet tikai tad, ja mēs savlaicīgi izveidojam pietiekami daudz no tām un atbilstoši sajaucam dažādas tehnoloģijas. Jūs vēlaties akumulatorus, kas nodrošina balansēšanu no stundas{1}}līdz{2}}stundai, varbūt nedaudz sūknējamu hidroenerģiju, kur tas ir pieejams, un masveida ūdeņraža uzglabāšanu tiem ilgstošajiem periodiem, kuros ir zema atjaunojamās enerģijas ražošana.
Patiesais ierobežojums nav tehnoloģija,{0}}bet gan gribasspēks un ieguldījumi. Sistēmas, kas mums vajadzīgas, ir tehniski iespējamas, taču tām ir jāuzņemas saistības un jātērē tagad, lai iegūtu priekšrocības, kas daudziem cilvēkiem šķiet abstraktas. Ūdeņraža infrastruktūra nerada aizraujošas preses relīzes, kā to dara jauna saules enerģijas ferma, lai gan tā ir tikpat svarīga.
Ir arī jautājumi par to, kā izveidot tirgus mehānismus, kas stimulē krātuves jaudas palielināšanu, kas lielāko daļu laika varētu būt dīkstāvē. Tradicionālie elektroenerģijas tirgi nebija paredzēti šāda veida elastības prasībām. Kādam ir jāmaksā par lielu uzglabāšanas rezervju veidošanu un uzturēšanu pat gados, kad laikapstākļi ir labvēlīgi un jūs tos gandrīz neizmantojat.
Kam jānotiek
Lai liela mēroga enerģijas uzglabāšana patiešām apmierinātu pieprasījumu, pārejot uz atjaunojamiem energoresursiem, ir jāsaskaņo vairākas lietas. Ieguldījumu sistēmām ir jāatzīst reti izmantotās, bet ļoti svarīgās krātuves vērtība,-piemēram, apdrošināšana, uz kuru, cerams, nekad nepieprasīsit. Plānošanas atļaujām un vides novērtējumiem ir jāvirzās ātrāk, nezaudējot pienācīgu uzraudzību. Un godīgi sakot, sabiedrībai ir jāsaprot, ka "tīras enerģijas nākotne" ietver daudz infrastruktūras, kas nav krāšņi, bet ir absolūti nepieciešama.
Alternatīva nav pievilcīga. Bez atbilstošas lielapjoma enerģijas uzglabāšanas jums atliek fosilā kurināmā rezerves, kas neatbilst mērķim, vai arī periodiski strāvas padeves pārtraukumi, kad atjaunojamie enerģijas avoti nevar apmierināt pieprasījumu, ko neviens nevēlas. Vai arī jūs masveidā pārbūvējat atjaunojamās enerģijas jaudu līdz vietai, kur reti saskaraties ar deficītu,-bet tas ir ekonomiski izšķērdīgi un zemes{3}}ietilpīgi.
Uzglabāšana nav seksīgākais temats enerģētikas politikā, taču tas varētu būt vissvarīgākais, kam mēs nepievēršam pietiekami daudz uzmanības. Tas, vai liela mēroga enerģijas uzglabāšana spēj apmierināt pieprasījumu, ir mazāk atkarīgs no tehniskajām iespējām, bet vairāk no tā, vai mēs vēlamies to būvēt vajadzīgajā mērogā, pirms tas mums patiešām ir vajadzīgs. Un šis logs aizveras ātrāk, nekā vairums cilvēku nojauš.