Nietypowy sposób na magazynowanie energii. Pociągi jak żadne inne

Problemem związanym z energią ze źródeł odnawialnych jest w dzisiejszych czasach nie jej pozyskiwanie, ale magazynowanie. Rozwiązanie, które opisujemy jest tym ciekawsze, że do tej pory nikt nie wpadł na tak śmiały pomysł, jak pracownicy firmy ARES.

Odnawialne źródła energii to źródła, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w krótkim czasie. Takimi źródłami są między innymi wiatr, promieniowanie słoneczne, opady, pływy morskie, fale morskie i geotermia. Przeciwieństwem ich są nieodnawialne źródła energii, czyli te, których zasoby odtwarzają się bardzo powoli bądź wcale: ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny i uran.

Zobaczcie zupełnie nowy pomysł na to, jak rozwiązać problem magazynowania odnawialnych źródeł energii. Dowiecie się także, jak działa mechanizm odzyskiwania energii podczas procesu hamowania, czyli tzw. hamowanie rekuperacyjne.

Energia odnawialna ma mnóstwo zalet i co najmniej jedną wadę: jej pozyskiwanie zmienia się radykalnie w zależności od różnorakich warunków zewnętrznych. Elektrownie wiatrowe działają wspaniale, dopóki wieje wiatr, a słoneczne - za dnia i przy dobrej pogodzie. I coraz częściej bywa nawet tak, że produkują zbyt wiele energii w stosunku do aktualnych potrzeb, co prowadzi czasem do kuriozalnych sytuacji, w których elektrownie płacą odbiorcom za wykorzystywanie nadmiaru prądu. Ostatnio z takim przypadkiem mieliśmy do czynienia w niedzielę, 15 maja, gdy siła wiatru była na tyle duża, że w Niemczech ceny prądu przez kilka godzin były ujemne.

Najintensywniej wykorzystywanym odnawialnym źródłem energii jest energia grawitacyjna wody. W 2014 roku odpowiadała ona za 69 proc. energii z odnawialnych źródeł. Kolejne źródła to energia wiatru (13 proc.), biomasa i biopaliwa (5,6 proc.), energia słoneczna (3,3 proc.) oraz energia geotermalna (1,4 proc.). Obecne trendy wskazują, że do 2020 roku energia wiatrowa i słoneczna będą produkowały podobną ilość energii co hydroenergetyka, a udział energii odnawialnej przekroczy 20 proc..

Między innymi dlatego magazynowanie energii ze źródeł naturalnych jest tak ważnym w tej chwili problemem.

Kwestią kluczową jest opracowanie odpowiednich sposobów na długotrwałe, możliwie bezstratne przechowywanie dużych ilości energii. I pojawił się właśnie nowy startup, który ma na to ciekawy pomysł. Firma nosi nazwę _ Advanced Rail Energy Storage _, w skrócie ARES.

Do przechowywania energii chce wykorzystywać - jak wskazuje sama jej nazwa - pociągi. Konkretnie: pociągi obciążone ciężkimi skałami, wtaczane na odpowiednio wysoką górę za pomocą silnika elektrycznego. Oczywiście w czasie, gdy energii elektrycznej trafia do sieci zbyt wiele, a więc wtedy, gdy jej cena staje się ujemna.

Aby zmagazynowaną w ten sposób energię odzyskać, wystarczą dwie rzeczy: grawitacja i opracowane już, funkcjonujące dość powszechnie (chociażby w nowych samochodach hybrydowych i elektrycznych) mechanizmy odzyskujące energię podczas hamowania.

Mechanizm nosi nazwę hamowania rekuperacyjnego. Służy do odzyskiwania traconej podczas wytracania prędkości energii kinetycznej i zamiany jej na energię elektryczną zamiast cieplnej (która w tym przypadku jest nieużyteczna). System poprawia sprawność energetyczną pojazdów. Z początku dotyczyło to jedynie elektrycznych pojazdów trakcyjnych, ale później KERS (ang._ kinetic energy recovery system _) zastosowano w bolidach Formuły 1 i w końcu wraz z pojawieniem się samochodu Audi A4 E, trafił do masowo produkowanych samochodów osobowych.

Energia odzyskana z hamowania jest w tym przypadku wykorzystana do doładowania akumulatora i zasilania odbiorników energii elektrycznej pojazdu, czym zmniejsza obciążenie silnika przez alternator, co ma wpływ na obniżenie zużycia paliwa.

Pomysł wydaje się sensowny i prosty, ale nie znaczy to, że będzie tani. Pierwsza instalacja wybudowana przez ARES (nie licząc próbnego, demonstracyjnego toru w Kaliforni), kosztować będzie około 55 milionów dolarów. Ma oferować 50 megawatogodzin pojemności energetycznej, umożliwiającej zwrot energii na poziomie 12,5 megawata na godzinę. Nie wydaje się to zbyt opłacalne, ale wszystko to jednak - według firmy ARES - kwestia wielkości instalacji. 50 megawatów, jak twierdzi prezes James Kelly, jeszcze nie zbliża nawet projektu do skali ekonomicznej. Im większa instalacja, tym tańsze będzie przechowywanie w niej porównywalnych ilości energii.

słk - chip / Wikimedia