Grawitacyjne magazynowanie energii

W sierpniu główne indeksy węgla wysokoenergetycznego w krótkim terminie wykazały tendencję wzrostową na międzynarodowym rynku spot

Podobnie jak woda i piasek, które same w sobie nie są surowcami energetycznymi, tak i każdy inny ciężar nadaje się do grawitacyjnego magazynowania energii. I te ich właściwość postanowił wykorzystać austriacki Międzynarodowy Instytut Analityki Systemów Stosowanych (IIASA) do zastosowania w nowej technice grawitacyjnego magazynowania energii (UGES). Podstawowym elementem tej technologii jest długoterminowe wykorzystanie zlikwidowanych podziemnych kopalń na całym świecie.

Jest to projekt odpowiadający piaskowej odmianie wodnych elektrowni szczytowo-pompowych. Jej piaskowa wersja ma przewagę inwestycyjną i terytorialną. Nie potrzebuje ona budowy nowych obiektów na powierzchni, gdyż może wykorzystać do tego celu zamknięte i nieczynne podziemne kopalnie, których wraz ze spadkiem wydobycia węgla kamiennego jest coraz więcej.

UGES to grawitacyjna technologia magazynowania energii, która zakłada, że energię elektryczną można magazynować i pobierać poprzez zrzucanie dużych ilości piasku do podziemnej kopalni. Technika ta obejmuje dwa podziemne zbiorniki – jeden na wyższym, drugi na niższym poziomie. Magazyn górny przeznaczony jest do magazynowania jak największej ilości piasku na powierzchni wokół szybu kopalnianego, aby zminimalizować energię potrzebną do magazynowania piasku na powierzchni.

Aby zrealizować fazę magazynowania energii w ramach tej techniki, masa piasku jest podnoszona ze zbiornika dolnego do zbiornika wyższego za pomocą silników elektrycznych, wciągarki lub dźwigu o napędzie elektrycznym. Faza ta ma miejsce w okresach niskiego zapotrzebowania na energię lub w okresach nadmiernego wytwarzania energii. Aby uwolnić zmagazynowaną energię w okresach szczytowego zapotrzebowania lub niskich dostaw, piasek jest uwalniany do dolnego zbiornika, zamieniając energię potencjalną w energię kinetyczną podczas opadania. Gdy ciężka masa piasku opada, napędza generator, przekształcając energię kinetyczną w energię elektryczną. Wygenerowana energia elektryczna jest następnie wprowadzana do sieci energetycznej w celu wykorzystania.

Żywotność techniczna systemu wynosi od 20 do 30 lat, można go zatem zaprojektować tak, aby magazynował energię w skali tygodniowej, miesięcznej lub sezonowej, w zależności od zapotrzebowania na magazynowanie energii. Rozwiązanie staje się jeszcze bardziej atrakcyjne ze względu na wykorzystanie już istniejących konstrukcji podziemnych oraz oszczędności na kosztach wykopów, kosztach transportu materiałów.

Według badania IIASA szacuje się, że koszt UGES wynosi 1–10 dolarów za kWh, przy założeniu, że średnia różnica wysokości między górnym i dolnym składowiskiem wynosi odpowiednio 1500 i 200 m. Projekt jest także tańszy, im większa jest różnica wysokości. Technika ta umożliwia również magazynowanie energii o mocy od 7 do 70 TW na całym świecie, oferując długoterminowe magazynowanie, które ogranicza sezonowe wahania zapotrzebowania na energię elektryczną i zmienne wytwarzanie energii.

O skali i możliwości wykorzystania tego rozwiązania magazynowania energii świadczy fakt, że w samej Republice Południowej Afryki znajduje się ponad 6000 opuszczonych kopalń, które stanowią ogromne zagrożenie dla lokalnych społeczności.

Wszystko wskazuje na to, że technologia grawitacyjnego magazynowania energii stanie się popularna. Wskazuje na to zaangażowanie szkockiej firmy Gravitricity specjalizującej się w tej technologii oraz jej wsparcie przez szwajcarski koncern energetyczny ABB. Aktualnie firmy te realizują projekt prototypowego magazynu energii grawitacyjnej w fińskiej kopalni rud cynku i miedzi Pyhäsalmi w gminie Pyhäjärvi położonej 450 km na północ od Helsinek. Jest to jedna z najgłębszych kopalń w Europie, o głębokości ponad 1400 m, która została zamknięta. Grawitacyjny system energetyczny będzie magazynować tu 2 MW mocy i zostanie zintegrowany z lokalną siecią energetyczną.