Sztuczna wyspa jako „wodny magazyn” energii

Odnawialne źródła energii to wiele różnych technologii. Popularne u nas turbiny wiatrowe oraz panele fotowoltaiczne mają swoje wady związane z nieprzewidywalnością dostaw energii.
Panele „działają” tylko kiedy są oświetlone słońcem (potencjalnie w ciągu dnia, wystarczy jednak zachmurzenie żeby ograniczyć uzysk energii), a turbiny kiedy wieje odpowiedni dla nich wiatr. Uzyskiwanie energii wyłącznie z tych źródeł spowodować może momenty przestoju. Generowana w „złych momentach” energia może być marnowana. Oczywiście w typowych rozwiązaniach energia elektryczna produkowana w powyższych przypadkach może być „przechowywana” w akumulatorach (bateriach). Wiele firm pracuje nad przygotowaniem „magazynów energii”, która byłaby dostarczana do sieci w momentach przestojów. Ładnie nazywa się to stabilizacją energii dostarczanej z OZE.
W najprostszej formie jest to odpowiedni zestaw baterii dla domowej instalacji.
Cześć turbin wiatrowych zlokalizowana na morzu, nie musi być podłączona bezpośrednio do sieci. Mogą one być elementem koncepcji gospodarki opartej o nośnik energii jakim jest wodór (wodór może być wytwarzany na wiele sposobów, w tym także nieekologicznych). Nasza turbina, lub inne „źródło” OZE w chwili kiedy nie jest wykorzystywane bezpośrednio, w procesie elektrolizy wytwarza wodór. W naszej koncepcji nie spalamy wodoru. Używamy go jako paliwa w ogniwach paliwowych, dzięki którym uzyskujemy energię elektryczną a „odpowiednikiem spalin” jest para wodna (czyli czysta woda).
Dokładnie według tej koncepcji działają prezentowane w trakcie pikników naukowych auta.

Zbiornik jest przykładem przechowywania wodoru w formie dość „młodego” rozwiązania - wodór może być zaadsorbowany na powierzchni stopów niklu i chromu (Fizyczne wodorki metali). Aktualnie waga zgromadzonego w ten sposób wodoru dochodzi do 5 % całkowitej wagi zbiornika.

Technologia ogniw paliwowych jako źródło zasilania samochodów, jest już wykorzystywana komercyjnie. W bieżącym roku dwie firmy motoryzacyjne podjęły seryjną produkcję aut zasilanych wodorem (z wykorzystaniem ogniw paliwowych).

Jak już zdążyłem zapisać w innym miejscu nad magazynami energii pracują między innymi firmy z Niemiec i Japonii.

Pierwszy komercyjny magazyn energii o mocy 5 MW powstał pod koniec 2014 roku na północy Niemiec. Równolegle wiele firm tworzy podobne rozwiązania i weryfikuje możliwości komercyjnego magazynowania energii ze źródeł odnawialnych.
W kwietniu bieżącego roku dwuletnie testy rozpoczęto w największym Europejskim magazynie energii. Zlokalizowany w Leighton Buzzard (k. Londynu) magazyn energii (6 MW/10 MWh) to projekt firm S&C Electric, Samsung SDI, Younicos i U.K. Power Networks.

Sama koncepcja magazynowania energii nie jest jednak niczym nowym. Dokładnie do tego służą elektrownie szczytowo-pompowe. Zadaniem takich zakładów przemysłowych, jest przemiana energii elektrycznej w energię grawitacyjną wody pompowanej z nisko położonego zbiornika do zbiornika położonego wysoko.
Kiedy zapotrzebowanie na energię jest niskie woda przepompowana jest do górnego zbiornika. W godzinach zapotrzebowania energetycznego woda spuszczana jest z górnego zbiornika i używana do napędzania turbin. Zaletą elektrowni jest szybkie uzyskanie pełnej mocy. Ale cała operacja powoduje stratę około 30 procent energii (ale w sumie się to opłaca, pod warunkiem współpracy z elektrowniami, w których występują czasowe nadwyżki energii (co oznacza że nie tylko OZE, dotyczy to także np. elektrowni węglowych).
Elektrownie szczytowo-pompowe są nadal najczęściej używanymi magazynami energii (czego przykłady można znaleźć także w Polsce). Nie jest to jednak jedyne rozwiązanie. Energię magazynuje się między innymi za pomocą sprężonego powietrza, magazynowania energii w postaci termicznej, produkując paliwa syntetycznych itp.

I w ten sposób dochodzimy do pomysłu Belgii na energetyczną wyspę

W kwietniu bieżącego roku (u nas – w Belgii mówiono o tym już w 2013) dość głośno było o pomyśle Belgii, na wybudowanie sztucznej wyspy, której zadaniem będzie wytwarzanie i magazynowanie energii z wiatru. Jeśli rząd wyda koncesję, będzie to jedna z pierwszych takich konstrukcji na świecie.

Wind turbine in the Thorntonbank Wind Farm.

© Hans Hillewaert

Pomysł to zaadoptowana elektrownia szczytowo-pompowa, połączona z farmą turbin wiatrowych.
Przy niskim zapotrzebowaniu na energię, turbiny wiatrowe (farma 2,300 MW) będą wypompowywać wodę ze zbiornika wewnątrz wyspy. W chwili niedoborów, otwarte zostaną śluzy, wlewająca się do wnętrza woda napędzi turbiny wodne, które wytworzą energię elektryczną.
Wyspa ma powstać na Morzu Północnym (w pobliżu De Haan). 500 metrowy Atol w kształcie podkowy ma mieć pojemność 2 GWh.
Przed wydaniem koncesji prowadzone są badania związane z wpływem na środowisko. Biorąc pod uwagę, iż Belgia planuje zamknięcie elektrowni atomowych do 2025 roku, projekt ma spore szanse na realizację. Na razie jednak to tylko projekt, wydaje się jednak ciekawym rozwiązaniem (zgodnie z zapowiedziami jest szansa na rozpoczęcie realizacji w tym roku, z tego powodu ten temat ostatnio powrócił).

Poniżej dość uproszczona animacja pokazująca koncepcję powyższego rozwiązania.

https://youtu.be/pAkCydKv2Gc