האם אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול יכול להתמודד עם הביקוש?

הנה משהו שמשאיר את מתכנני האנרגיה ערים בלילה: מה קורה כשהרוח מפסיקה לנשוב והשמש שוקעת, אבל כולם עדיין מטעין את המכוניות החשמליות שלהם ומפעילים את המזגנים? זו כבר לא בעיה היפותטית. ככל שמדינות דוחפות חזק יותר לעבר יעדי אנרגיה מתחדשת, אנו רצים ראש אל תוך מציאות ברורה ומורכבת להפליא-כוח הרוח והשמש פנטסטיות כשהן פועלות, אבל הן לא עקביות בצורה מטורפת כאשר אתה באמת צריך אותן.

התשובה הקצרה לשאלה האם אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול יכול להתמודד עם הביקוש היא: טכנית כן, אבל אנחנו עדיין לא מוכנים לזה. והדרך להגיע לשם מבולגנת יותר ממה שרוב מסמכי המדיניות אוהבים להודות.

למה זה חשוב יותר ממה שאתה חושב

רוב האנשים מבינים שפאנלים סולאריים לא עובדים בלילה. מה שפחות ברור הוא עד כמה השונות יכולה להיות פרועה. אני מדבר על שבועות-לפעמים חודשים- שבהם ייצור הרוח במדינה שלמה יכול לרדת לשבריר מהיכולת שלו. לדפוסי מזג האוויר לא אכפת מצרכי האנרגיה שלנו, ונתונים היסטוריים מראים כמה אמיתות די לא נוחות לגבי כמה זמן ההפוגות האלה יכולות להימשך.

מצבה של בריטניה ממחיש זאת בצורה מושלמת. הם מחויבים לאפס נטו עד 2050, מה שאומר כמויות אדירות של טורבינות רוח וחוות סולאריות. אבל גם אם הייתם בונים מספיק קיבולת מתחדשת כדי תיאורטית להפעיל את המדינה פעמיים, עדיין יהיו לכם תקופות שבהן הייצור נופל. גם הפער לא קטן. אנחנו מדברים על הצורך לאגור אנרגיה בסולמות שמגמדים כל דבר שנמצא כעת בפעולה-כפי אלף יותר ממה שכל מתקני ההידרו השאובה של בריטניה יכולים לספק גם יחד. זו לא טעות הקלדה.

אז מהן האפשרויות לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול?

זה המקום שבו הדברים נעשים מעניינים, כי אין פתרון קסם אחד. טכנולוגיות אחסון שונות מצטיינות בדברים שונים, ומה שעובד לאגירת אנרגיה לכמה שעות לא נראה כמו מה שאתה צריך לאחסון עונתי.

סוללותלקבל את כל הכותרות, ומסיבה טובה-הם משתפרים במהירות ועובדים בצורה מבריקה עבור אחסון-ל קצר. אבל הנה המלכוד: סוללות יקרות כאשר אתה מגדיל אותן כדי לאחסן חשמל של מדינה בשווי ימים או שבועות. הכלכלה פשוט לא עובדת עדיין עבור אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול מעבר אולי ל-4-6 שעות של גיבוי. הם מצוינים להחלקת הבליטות, פחות מצוינים לגשר על קטע של שבועיים של רוח נמוכה.

הידרו שאובהיא הישנה האמינה-לשאבת מים במעלה הגבעה כאשר יש לך עודף חשמל, תן לו לזרום חזרה למטה דרך טורבינות כאשר אתה צריך חשמל. זה עובד, זה מוכח, וזה יחסית יעיל. הבעיה? גֵאוֹגרַפיָה. אתה צריך את השטח הנכון עם מאגרי מים מתאימים, ורוב האתרים הטובים כבר תפוסים. בניית פרויקטי הידרו שאובים חדשים נתקלת בכל מיני מכשולים סביבתיים ותכנוניים.

אחסון אוויר דחוסנשמע חכם-להשתמש בחשמל עודף כדי לדחוס אוויר לתוך מערות תת-קרקעיות, ואז לשחרר אותו כדי להניע טורבינות מאוחר יותר. אבל זה אף פעם לא ממש המריא מבחינה מסחרית. היעילות של-הלוך ושוב אינה נהדרת, ואתה זקוק לתצורות גיאולוגיות ספציפיות.

ואז ישאחסון מימן, שאולי נשמע אקזוטי אבל הוא כנראה הפתרון המעשי ביותר לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול באמת לאורך תקופות ארוכות. הרעיון הוא פשוט מספיק: השתמש בעודף חשמל מתחדש כדי לפצל מים למימן וחמצן באמצעות אלקטרוליזה. אחסן את המימן, ואז או לשרוף אותו בתחנות כוח או להפעיל אותו דרך תאי דלק כאשר אתה צריך חשמל שוב.

מדוע מימן ממשיך לעלות בשיחות אלו

העניין באחסון מימן שמבלט אותו הוא לא היעילות-הוא למעשה די לא יעיל בהשוואה לסוללות, ומאבד אולי 60-70% מהאנרגיה בנסיעה הלוך ושוב. אבל יעילות זה לא הכל. מה שחשוב לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול הוא העלות ליחידת קיבולת אחסון, וכאן המימן במערות המלח הופך למשכנע.

מערות מלח ראויות לציון למטרה זו. אתה יכול לכרות- אותם (בעצם להמיס את המלח עם מים), והם אטומים ויציבים באופן טבעי. יותר חשוב, הם ענקיים. מערה אחת יכולה לאחסן מספיק מימן כדי לייצר ג'יגה וואט שעות של חשמל. ולמקומות כמו בריטניה-יחד עם מדינות רבות אחרות-יש מרבצי מלח נכבדים מתחת לאדמה שיכולים להכיל את קיבולת האחסון העצומה עליה אנחנו מדברים.

גם הכלכלה עובדת אחרת. עם סוללות, העלות שלך משתנה באופן ליניארי עם קיבולת-כפולה מנפח האחסון, כפול מהמחיר. עם מימן במערות מלח, החלק היקר הוא ציוד האלקטרוליזה ותאי דלק (או תחנות כוח) להמרה חזרה לחשמל. האחסון עצמו? זול יחסית ליחידה לאחר שחפרת את המערה. זה הופך אותו למתאים באופן ייחודי לאחסון כמויות גדולות של אנרגיה שעשויות לשבת שם חודשים לפני שתזדקק לה.

בעיית התזמון שאף אחד לא אוהב לדבר עליה

כאן מתרסקות שאיפות המדיניות לתוך המציאות הפיזית: בניית התשתית הזו לוקחת זמן. הרבה זמן. כריית פתרונות במערת מלח זה לא משהו שעושים במהלך סוף שבוע. אנחנו מדברים על שנים על מערה אחת, ואתה צריך הרבה מהם. מתקני אלקטרוליזה מימן, צינורות, ציוד לייצור חשמל-כל זה דורש לא רק כסף אלא לוחות זמנים מורחבים של בנייה.

אם בריטניה (או כל מדינה שהיא) רוצה ברצינות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול מוכן לשעה שהם צריכים את זה, הבנייה צריכה להתחיל פחות או יותר עכשיו. לא בעוד חמש שנים אחרי סבב נוסף של בדיקות היתכנות, אלא עכשיו. הפער בין "כנראה צריך לחשוב על זה" ל"אנחנו זקוקים נואשות למבצע הזה" נסגר מהר יותר ממה שאנשים מבינים.

האם זה באמת יכול להתמודד עם הביקוש?

אם נחזור לשאלה המקורית: מערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול יכולות תיאורטית להתמודד עם הביקוש, אבל רק אם נבנה מספיק מהן בזמן ונערבב טכנולוגיות שונות בצורה מתאימה. היית רוצה סוללות לאיזון של שעה-ל-שעה, אולי הידרו שאוב אם זמין, ואחסון מימן מאסיבי לתקופות ממושכות של ייצור מתחדש נמוך.

המגבלה האמיתית היא לא הטכנולוגיה-אלא כוח הרצון וההשקעה. המערכות שאנו זקוקים לה הן מעשיות מבחינה טכנית אך דורשות התחייבויות והוצאה כעת עבור הטבות שמרגישות מופשטות לאנשים רבים. תשתית מימן אינה מייצרת הודעות לעיתונות מרגשות כמו חווה סולארית חדשה, למרות שהיא חיונית לא פחות.

יש גם שאלות לגבי האופן שבו אתה יוצר מנגנוני שוק המעודדים בניית קיבולת אחסון שעשויה לשבת ללא תנועה רוב הזמן. שוקי החשמל המסורתיים לא תוכננו לדרישת גמישות מסוג זה. מישהו צריך לשלם עבור בנייה ותחזוקה של עתודות אחסון מסיביות גם במהלך שנים שבהן דפוסי מזג האוויר נוחים ואתם בקושי משתמשים בהם.

מה צריך לקרות

כדי שאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול יתמודד באמת עם הביקוש בזמן המעבר למקורות אנרגיה מתחדשים, צריך להתיישר בין כמה דברים. מסגרות השקעה צריכות להכיר בערכו של אחסון שמשתמשים בו רק לעתים רחוקות, אבל חשוב מאוד-כמו ביטוח שאתה מקווה שלעולם לא תדרוש. הרשאות תכנון והערכות סביבתיות צריכות לנוע מהר יותר מבלי לוותר על פיקוח מתאים. ובכנות, הציבור צריך להבין ש"עתיד האנרגיה הנקייה" כולל הרבה תשתיות שאינן זוהרות אבל הכרחיות לחלוטין.

האלטרנטיבה לא מושכת. ללא אחסון אנרגיה נאות בקנה מידה גדול, אתה נשאר עם גיבוי דלק מאובנים, שמביס את המטרה, או קבלת הפסקות תקופתיות כאשר אנרגיה מתחדשת לא יכולה לעמוד בביקוש, שאף אחד לא רוצה. או שאתה בונה באופן מסיבי קיבולת מתחדשת עד לנקודה שבה אתה מתמודד רק לעתים רחוקות עם מחסור-אבל זה בזבוז כלכלי ועתיר קרקע-.

אחסון הוא לא הנושא הסקסי ביותר במדיניות האנרגיה, אבל זה אולי הנושא החשוב ביותר שאנחנו לא שמים לב אליו מספיק. האם אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול יכול להתמודד עם הביקוש תלוי פחות ביכולת הטכנית ויותר בשאלה האם אנחנו מוכנים לבנות אותו בקנה מידה הדרוש לפני שנצטרך אותו בפועל. והחלון הזה נסגר מהר יותר ממה שרוב האנשים מבינים.