Magazyny energii w nieczynnych kopalniach całkiem realne

Średnia wielkość zainstalowanych w ubiegłym roku turbin morskich wyniosła 7,8 MW

Czy nieczynne kopalnie można wykorzystać jako magazyny energii? Na razie Brytyjczycy badają możliwość wykorzystania do tych celów podziemnych zbiorników wodnych. Technologia mogłaby zmagazynować 77-96 TWh przez maksymalnie dwa miesiące w podmorskich zbiornikach u wybrzeży brytyjskich. Trudno jednak ocenić koszty takich inwestycji.

Badania podmorskich magazynów sprężonego powietrza prowadzi University of Edinburgh. Według nich zbiorniki wodonośne pod wodami brytyjskimi mogą pomieścić 77-96 TWh sprężonego powietrza zasilanego energią odnawialną w dwumiesięcznych okresach wymaganych do sezonowego magazynowania energii. 

Pomysł na taki magazyn wydaje się prosty. Do podziemnego, częściowo pustego zbiornika wtłacza się powietrze pod ciśnieniem, a następnie odzyskuje się energię, napędzając turbiny. Technologia nie jest też nowa. Sam pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do napędzania narzędzi pochodzi jeszcze z XIX wieku. Jednak pierwsze przemysłowe wykorzystanie podziemnych magazynów to dopiero lata 70. XX wieku. Dwa magazyny w kawernach solnych na głębokości 700 metrów pod ziemią uruchomiła wtedy elektrownia Huntorf koło Oldenburga w Dolnej Saksonii. Działały nieprzerwanie przez 35 lat w oparciu o połączenie sprężonego powietrza z pracą turbin metanowych, które pozwalały na wygenerowanie 290 MW energii przez 3 godziny dziennie, dla pokrycia zapotrzebowania w lokalnym szczycie energetycznym.

Według naukowców z Edynburga inwestycja w wysokości 16–59 mln USD w 63 300–8 800 odwiertów, przez które można tłoczyć powietrze, mogłaby osiągnąć sprawność magazynowania na poziomie 54–59 proc, a koszt energii elektrycznej wyniósłby 0,42–4,71 dolarów za kWh. 

Zróżnicowanie ocent kosztów energii jest ogromne, ale naukowcy ze Szkocji twierdzą, że rozwiązanie jest opłacalne ekonomicznie. 

Konwencjonalne magazynowanie energii z użyciem sprężonego powietrza wykorzystuje nadwyżkę energii do sprężenia powietrza w podziemnych zbiornikach. Sprężone powietrze wytwarza ciepło, które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej za pomocą turbiny gazowej. Turbiny gazowe stosowane w tym rozwiązaniu zwykle wytwarzają około 228 g CO2 na każdą wytworzoną kilowatogodzinę. Dla porównania urządzenia wykorzystywane w elektrowniach gazowych wytwarzają do 388 g CO2 na każdą kWh.

Julien Mouli Castillo z edynburskiego zespołu naukowego zwraca uwagę na łamach PV-Magazine, że technologia opracowana w Szkocji nie ma do tej pory żadnego porównywalnego przykładu na świecie, choć w latach 70. próbowano przeprowadzać podobne testy w Stanach Zjednoczonych. 

Zespół z Edynburga zasugerował, że morski magazyn sprężonego powietrza może być wykorzystywany w krajach, w których odnawialne źródła energii dostarczają ponad 80 proc. energii elektrycznej lub w krajach o ograniczonej powierzchni lądu i niewielkich zasobach wody. Takim przykładem mogłyby być choćby Malta i Sycylia.

Z podmorskich i podziemnych magazynów energii mogłyby również skorzystać regiony gęsto zaludnione, z wysokim popytem na energię elektryczną. Choć w tym przypadku należałoby uruchomić specjalne procedury nadzoru i konmtroli. Powtarzające się zmiany ciśnienia w podziemnych obiektach mogłyby prowadzić do wstrząsów, a nawet do powstawania zapadlisk. Przy tworzeniu takiego magazynu niezbędne byłyby badania geologiczne sprawdzające integralność skał otaczających taki magazyn. 

To nie jedyne ryzyko. Zespół z Edynburga zwraca uwagę, że konieczne będą dalsze badania wpływu technologii na środowisko, ponieważ ciepło wytwarzane przez sprężanie powietrza może powodować śmierć organizmów w podziemnych magazynach. Na razie najbezpieczniejsze i potwierdzone, choćby w przypadku dolnosaksońskiej elektrowni wydaje się wykorzystanie naturalnych kawern solnych. Wytrącająca się sól uszczelnia w naturalny sposób zbiornik i odwiert. Solna atmosfera nie sprzyja również utrzymywaniu się życia. Z drugiej strony dalszych badań wymaga wpływ sprężonego powietrza na skały i otoczenie na powierzchni. 

Podziemne magazyny sprężonego powietrza choćby w dawnych wyrobiskach kopalnianych to obiecująca perspektywa, ale nadal jedynie perspektywa.