Ile energii kosztuje przechowywanie energii?

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Przechodzenie na odnawialne źródła energii, takie jak energia wiatrowa czy słoneczna, wiąże się z koniecznością zastosowania na szeroką skalę systemów przechowywania energii. Słońce i wiatr nie dostarczają jej przecież w sposób ciągły. Tymczasem systemy energetyczne nie są wyposażone w odpowiednie urządzenia. Na przykład w Stanach Zjednoczonych infrastruktura energetyczna może przechowywać mniej niż 1% wyprodukowanej energii.

Obecnie jedynie około 3% energii jest produkowane w USA ze źródeł odnawialnych, jednak zainteresowanie nimi rośnie. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Stanforda przeprowadzili symulację, w której USA pozyskują ze źródeł odnawialnych 80% zużywanej energii, w związku z czym muszą wyposażyć infrastrukturę energetyczną w urządzenia do jej przechowywania. Uczeni chcieli w ten sposób sprawdzić, jaki będzie stosunek ilości energii zużytej do wyprodukowania takich urządzeń do ilości energii, jaką urządzenia takie będą w stanie przechowywać. O ile wiemy, to pierwsze w historii badanie, którego celem była ocena energetycznych kosztów zastosowania na masową skalę urządzeń do przechowywania energii - mówi profesor Sally Benson, współautor badań.

Najbardziej znaną metodą przechowywania energii w skali całych sieci energetycznych jest budowa elektrowni szczytowo-pompowych. To zamknięte tamą zbiorniki, do których woda pompowana jest w czasie niskiego poboru energii. Nadmiarowa energia z sieci jest wówczas używana do napełnienia zbiornika, a gdy nadchodzi szczyt i rośnie zużycie energii, woda jest spuszczana przez turbiny, które produkują energię.

Profesor Benson wraz z doktorem Charlesem Barnhartem porównali energetyczny bilans elektrowni szczytowo-pomopowych z pięcioma najbardziej obiecującymi technologiami budowy akumulatorów: kwasowo-ołowiowych, litowo-jonowych, sodowo-siarkowych, wanadowych akumulatorów przepływowych i cynkowo-bromowych.

Pierwszym krokiem było obliczenie ilości energii potrzebnej do stworzenia urządzenia. Wzięliśmy pod uwagę całość wydatków energetycznych, od wydobycia surowców, takich jak lit czy ołów, poprzez samą produkcję, aż po wydatki energetyczne związane z jego zainstalowaniem w miejscu docelowym. Badania ujawniły, że całkowity bilans energetyczny - zatem koszt produkcji w porównaniu z ilością przechowywanej energii - produkcji każdego z akumulatorów był wyższy od kosztu budowy elektrowni szczytowo-pompowej. Takie rozwiązanie podpowiada też intuicja. Akumulatory są zbudowane z metali, czasem rzadkich, do których wydobycia i oczyszczenia trzeba zużyć dużo energii. Elektrownia szczytowo-pompowa składa się z powietrza, wody i brudu. To po prostu dziura w ziemi i betonowa zapora - mówi Barnhart.

Po ocenie kosztów budowy uczeni przystąpili do szacowania kosztów utrzymania urządzenia czy struktury przez 30 lat. Urządzenie do przechowywania energii powinno wytrzymać kilkadziesiąt lat. W przeciwnym razie trzeba będzie znowu wydobywać materiały, budować urządzenia i transportować. A to wszystko wymaga energii. Zatem im dłużej takie urządzenie pracuje, tym mniej energii kosztuje w jednostce czasu - dodaje Barnhart.

Podczas obliczeń uczeni wykorzystali stworzoną przez siebie matematyczną formułę ESOI (Energy Stored On Investment). Obliczenia wykazały, że wskaźnik ESOI dla elektrowni szczytowo-pompowej wynosi 210. To oznacza, że w założonym przez nich przedziale czasowym 30 lat elektrownia przechowa 210 razy więcej energii niż wydatkowano na jej budowę i utrzymanie.
Wszystkie akumulatory spisały się znacznie gorzej. Najlepsze z nich, urządzenia litowo-jonowe, mogły pochwalić się wskaźnikiem ESOI wynoszącym 10. Najgorszy wynik - ESOI 2 - osiągnęły akumulatory kwasowo-ołowiowe. To, zdaniem uczonych, już teraz wyklucza te urządzenia z roli przyszłych zbiorników na energię.

[radar 104]

Elektrownia szcz.-pomp. to "dziura w ziemi", ale ziemia kosztuje. Dochodzi koszt zakupu ziemi (i to liczy się lokalizacja, góry?), koszt podatku od ziemi. Ciekawe czy to policzyli?

Brakuje jak dla mnie wodoru, powietrza tłoczonego pod ziemię oraz ciepła (solanka).

To i tak fajne obliczenia, ale niepełne. No i w końcu nie wiemy ile będzie kosztowało Stany przejście na OZE z 3% produkcji na 80. :/

 

radar

[pogo 102]

nie znam technologii powietrza tłoczonego pod ziemię oraz ciepła (solanka) ale jeśli chodzi o wodór to spodziewałbym się wyniku w okolicach 0,8... duże koszty i duże straty energii...

[yaworski 2]

Trzeba też wziąć pod uwagę fakt, że do produkcji wydajnych turbin potrzebnych w elektrowniach szczytowo-pompowych potrzebne jest wydobycie i przetworzenie metali ziem rzadkich, szczególnie potrzebny jest neodym do budowy magnesów w turbinach. Taka sama sytuacja jest z turbinami wiatrowymi (wymagają neodymu). Trzeba też brać pod uwagę wpływ turbin wiatrowych na środowisko (turbina nie bierze energii znikąd, tylko odbiera ją wiatrowi - w dużej skali może to mieć zgubne skutki). Przeciwdziałanie temu wpływowi może być też kosztowne.

[Jagi 0]

nie znam technologii powietrza tłoczonego pod ziemię oraz ciepła (solanka) ale jeśli chodzi o wodór to spodziewałbym się wyniku w okolicach 0,8... duże koszty i duże straty energii...

 

Są elektrownie słoneczne na pustyni, które przechowują energię cieplną w solance. Tak zmagazynowane w ciągu dnia ciepło oddawane jest w nocy. Więc z tego artykułu nijak nie wynika, że wzięli to pod uwagę. Poza tym wiele technologii jeszcze jest w drodze, polecam zapoznać się np. z tą stronką: http://nanoholdings.com/. Na jakiej podstawie wyliczyłeś wskaźnik dla wodoru? Nie znasz dokładnie metodologii więc nie spekuluj. Problemem nie jest technologia tylko skupienie środków na badania. Obecnie za mało się robi w tym kierunku.

 

Trzeba też wziąć pod uwagę fakt, że do produkcji wydajnych turbin potrzebnych w elektrowniach szczytowo-pompowych potrzebne jest wydobycie i przetworzenie metali ziem rzadkich, szczególnie potrzebny jest neodym do budowy magnesów w turbinach. Taka sama sytuacja jest z turbinami wiatrowymi (wymagają neodymu). Trzeba też brać pod uwagę wpływ turbin wiatrowych na środowisko (turbina nie bierze energii znikąd, tylko odbiera ją wiatrowi - w dużej skali może to mieć zgubne skutki). Przeciwdziałanie temu wpływowi może być też kosztowne.

 

Wbrew swojej nazwie metale ziem rzadkich wcale nie są takie rzadkie, po prostu trudno się je wydobywa i są mocno rozproszone. Poza tym coraz bardziej popularny staje się ich recykling po tym jak Chiny zagroziły ograniczeniem ich eksportu. Przykładem niech będzie tutaj firma bodajże z Holandii, która stworzyła pierwszy w zrobotyzowany zakład, który zajmuje się odzyskiwaniem z tego co pamiętam 90% metali z elektroniki itp. Myślę, że każda technologia będzie wiązała się z jakimiś problemami. Nie mniej lepiej chyba pozyskiwać energię np. ze słońca niż spalać własną planetę. Wszystko byłoby prostsze jakby udało się wprowadzić Gospodarkę Opartą na Zasobach (Resource Based Economy).

[david_schwalk 0]

gdyby..., gdyby robiono elektrolizE wody, a wodór uzyto w ogniwie paliwowym... zamiast spalaC.

Magazynowanie ciepla w solance nie jest najbardziej ekonomiczne, juZ lepiej pompowaC do zasobnika. Tym bardziej, Ze istotna jest konwersja na energiE elektrycznA.

[thikim 119]

A tu nasi przeszli na energię wiatrową:

http://biznes.onet.pl/wiadomosci/rolnictwo/wiatraki-u-rolnikow-beda-bankructwa-przez-zielone-certyfikaty/qgrw2c

 

Rolnicy inwestowali w elektrownie wiatrowe, zabezpieczając je swoim majątkiem. Dziś nie mają na spłatę rat kredytów i boją się przejęć za bezcen. Wszystko przez bardzo niskie ceny zielonych certyfikatów - pisze "Rzeczpospolita".
Właściciele wiatraków dotują je z innych działalności, np. rolniczej czy przetwórczej. To często biznesy rodzinne. Stawiając pojedyncze turbiny osoby te lokowały w nich oszczędności życia lub zadłużały się. Dzisiaj mają problemy ze spłatami i walczą o przetrwanie - pisze poniedziałkowa "Rzeczpospolita".

I pupa zbita.

Eko energia nie jest dla biednych krajów. Tylko dla krajów które dorobiły się już między innymi na energii tej mniej eko.

Tak już nie raz biedotę wykańczali bogaci. Można to nazwać oszustwem, ale mniejsza o nazwę bo z drugiej strony to była głupota.

Biednyś boś głupi, głupi bo biedny.

Edytowane 24 kwietnia 2017 przez thikim

[magdalana 0]

Ale nadal - energia odnawialna jest dużo bardziej oplacalna oprócz tej konwencjonalnej,