Płynne powietrze jako magazyn energii – nowy model MIT

Nowe wyzwania dla energetyki odnawialnej

Rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak wiatr i słońce, wymaga skutecznych metod magazynowania energii, aby zapewnić jej dostępność w momentach niedoboru. Tradycyjne metody, takie jak elektrownie szczytowo-pompowe czy baterie litowo-jonowe, mają swoje ograniczenia – od barier geograficznych po wysokie koszty przechowywania energii przez dłuższy czas.

Nowa analiza przeprowadzona przez MIT i NTNU koncentruje się na technologii LAES, która może oferować długoterminowe przechowywanie energii w sposób czysty, skalowalny i ekonomicznie opłacalny.

Jak działa system LAES?

Technologia magazynowania energii w postaci płynnego powietrza obejmuje trzy etapy:

1. Ładowanie – powietrze jest zasysane, oczyszczane i schładzane do temperatury kriogenicznej, aż stanie się cieczą. Proces ten zużywa energię elektryczną, którą system pobiera w czasie nadwyżek produkcji.
2. Przechowywanie – skroplone powietrze jest magazynowane w izolowanych zbiornikach w temperaturze poniżej -190°C.
3. Rozładowanie – w momencie zapotrzebowania na energię, płynne powietrze jest podgrzewane i rozprężane, co napędza turbiny generujące energię elektryczną.

System LAES może być budowany niemal wszędzie, w przeciwieństwie do elektrowni szczytowo-pompowych, które wymagają odpowiednich warunków geograficznych.

Opłacalność LAES w zdekarbonizowanych sieciach energetycznych

Model opracowany przez MIT pozwala analizować ekonomiczną opłacalność LAES w różnych scenariuszach transformacji energetycznej do 2050 roku. Wykorzystuje on dane z amerykańskiego National Renewable Energy Laboratory (NREL), uwzględniając m.in. prognozy kosztów energii, popytu oraz planowane inwestycje w infrastrukturę.

Główne wnioski płynące z badań:

• LAES może być opłacalne w niektórych regionach USA, zwłaszcza w scenariuszu pełnej dekarbonizacji do 2035 roku.
• Współczynniki zwrotu z inwestycji są bardziej korzystne dla systemów o tygodniowej zdolności magazynowania niż dla tych, które przechowują energię przez miesiąc.
• Subwencje na inwestycje kapitałowe mogłyby uczynić LAES ekonomicznie opłacalnym na szeroką skalę, choćby w mniej agresywnych scenariuszach dekarbonizacji.

Porównanie kosztów z innymi metodami magazynowania

Jednym z kluczowych wskaźników ekonomicznych dla technologii magazynowania energii jest jej levelized cost of storage (LCOS), czyli uśredniony koszt przechowywania każdej jednostki energii w czasie trwania projektu. Dla LAES wynosi on około 60 USD/MWh, co czyni go:

• trzykrotnie tańszym niż magazyny litowo-jonowe,
• o połowę tańszym niż elektrownie szczytowo-pompowe.

Wyniki te sugerują, iż choć LAES może w tej chwili nie być jeszcze atrakcyjne dla inwestorów, w przyszłości może stać się kluczową technologią dla zrównoważonej transformacji energetycznej.

Co dalej?

Shaylin A. Cetegen, doktorantka MIT i główna autorka badania, podkreśla:

Źródło: MIT Energy Initiative (MITEI)