Revolučná metóda ukladania energie rieši problém obnoviteľných zdrojov
Svet smerujúci k budúcnosti poháňanej vetrom a slnkom čelí zásadnej výzve: čo sa stane, keď slnko zapadne alebo vietor prestane fúkať? Táto nestálosť, odborne nazývaná intermitencia, je najväčšou prekážkou úplného prechodu na obnoviteľné zdroje energie.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
Zatiaľ čo lítium-iónové batérie sú vynikajúce na krátkodobé vyrovnávanie siete v rádoch minút až hodín, skutočný problém predstavuje dlhodobé ukladanie energie na celé hodiny či dni a zabezpečenie vysokoteplotného tepla pre priemysel, kde batérie narážajú na svoje limity. Práve tu vstupuje do hry nová kategória riešení, ktorou je ukladanie tepelnej energie (Thermal Energy Storage – TES).
Austrálska spoločnosť MGA Thermal, ktorá vznikla na pôde Univerzity v Newcastle pod vedením profesora Ericha Kisiho, predstavila prelomovú technológiu, ktorá má potenciál zmeniť pravidlá hry. Ich riešenie je založené na takzvaných zliatinách s medzerou v miešateľnosti (Miscibility Gap Alloys – MGA), ktoré elegantným spôsobom riešia kľúčové problémy súčasných technológií na ukladanie tepla.
Základom technológie sú kompaktné bloky, ktoré na prvý pohľad pripomínajú obyčajné tehly, no vnútri ukrývajú sofistikovaný fyzikálny princíp. Každý blok sa skladá z dvoch hlavných komponentov: z drobných častíc kovovej zliatiny s nízkou teplotou topenia, ktoré sú rovnomerne rozptýlené v matrici z materiálu s vysokou teplotou topenia, ako je napríklad grafit.
Keď sa do bloku privádza energia z prebytočnej elektriny z obnoviteľných zdrojov, tieto kovové častice sa topia a pohlcujú obrovské množstvo energie vo forme latentného tepla. Kľúčové je, že grafitová matrica zostáva po celý čas pevná, čím bezpečne obaľuje roztavený kov a zabraňuje jeho úniku – čo je zásadný problém napríklad pri systémoch s roztavenými soľami.
Výkonnostné parametre tejto technológie sú pôsobivé a demonštrujú jej obrovský potenciál. Bloky MGA dokážu pracovať pri teplotách až do 700 °C, čo je kľúčové pre priemyselné procesy a efektívnu výrobu elektriny. Ich energetická hustota je o 200 až 300 % vyššia ako pri mnohých alternatívnych technológiách, čo znamená, že dokážu uskladniť viac energie v menšom objeme.
Účinnosť nabíjania dosahuje 98 % a celková účinnosť pri premene elektriny na paru a späť je 93 %, pričom denné straty tepla sú len 2 %. Prechod od laboratórneho konceptu ku komerčnému využitiu je vždy kritickou fázou a MGA Thermal tento krok úspešne realizuje. V meste Tomago v Austrálii spoločnosť postavila demonštračné zariadenie, ktoré overuje funkčnosť technológie v reálnom meradle.
Toto pilotné zariadenie s rozmermi 12 metrov na dĺžku, 3 metre na šírku a 4 metre na výšku obsahuje približne 3700 blokov MGA a má kapacitu 5 MWh pri tepelnom výkone 500 kW. Projekt, podporený aj vládnymi grantmi, preukázal schopnosť dodávať nepretržite paru počas 24 hodín. Spoločnosť si stanovila ambiciózne ciele, vrátane zníženia emisií CO2 o 30 miliónov ton do roku 2030 a výroby miliónov blokov ročne od roku 2025.
Technológia je primárne zameraná na tri kľúčové trhy: modernizáciu vyradených uhoľných elektrární, kde by bloky MGA nahradili kotol a využili existujúce turbíny a pripojenie k sieti; poskytovanie nepretržitého vysokoteplotného tepla pre ťažký priemysel, ako sú hlinikárne; a stabilizáciu elektrickej siete ukladaním prebytočnej energie z obnoviteľných zdrojov.
Počas uvádzania do prevádzky sa síce objavili technické výzvy, ktoré si vyžiadali dočasné pozastavenie a vylepšenia, čo však len podčiarkuje zložitosť prechodu na komerčnú úroveň. Skutočný prevratný potenciál technológie MGA sa však ukazuje pri porovnaní ekonomiky prevádzky, najmä pri dlhodobom ukladaní energie. Kľúčovým ukazovateľom sú takzvané vyrovnané náklady na uskladnenie (Levelized Cost of Storage – LCOS), ktoré zohľadňujú všetky náklady počas životnosti systému.
Zatiaľ čo lítium-iónové batérie sú efektívne pri krátkodobom ukladaní, ich náklady dramaticky rastú s požadovanou dĺžkou skladovania, pretože si vyžadujú pridávanie ďalších a ďalších drahých batériových modulov. Naopak, systémy ako MGA majú vyššie počiatočné náklady na zariadenia na premenu energie, ale pridávanie ďalšej kapacity – jednoduchým pridaním lacnejších blokov – je veľmi lacné, čo ich robí ideálnymi pre dlhodobé aplikácie.
Technológia MGA nie je len ďalšou batériou, ale predstavuje účelové riešenie pre najťažšie dekarbonizovateľné sektory energetiky a priemyslu. Práve takéto inovácie sú chýbajúcimi dielikmi skladačky, ktoré dokážu premeniť nestálu energiu z obnoviteľných zdrojov na spoľahlivú, nepretržitú a vysokoteplotnú energiu, ktorú moderná civilizácia potrebuje. Tieto jednoduché bloky tak môžu byť základným stavebným kameňom pre čistejšiu a stabilnejšiu energetickú budúcnosť.
Zdroj: geeky-gadgets.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
Zobrazit Galériu
