Magazyn energii z dwutlenku węgla. Google stawia na technologię bez litu i kobaltu

• Długi czas rozładowania bez metali rzadkich: konstrukcja pozwala na przechowywanie energii przez wiele godzin i eliminuje zależność od deficytowych surowców, takich jak lit czy kobalt.
• Wykorzystanie zamkniętego obiegu CO₂: zasada działania opiera się na naprzemiennym skraplaniu i rozprężaniu dwutlenku węgla, co napędza turbinę generującą prąd w okresach szczytowego zapotrzebowania.
• Drugie życie dla infrastruktury kopalnej: magazyn zostanie wybudowany na terenach dawnej elektrowni zasilanej torfem, co pozwala na ponowne zagospodarowanie istniejących przyłączy sieciowych.

Czy technologia oparta na dwutlenku węgla może zrewolucjonizować rynek wielkoskalowych magazynów energii i zastąpić klasyczne baterie litowo-jonowe? Włoska firma Energy Dome we współpracy z koncernem Google ogłosiła realizację pierwszego komercyjnego projektu tego typu na terenie Irlandii. Instalacja o mocy 23 MW oraz pojemności 200 MWh ma stać się kluczowym elementem stabilizacji tamtejszej sieci elektroenergetycznej. Obiekt powstanie w hrabstwie Offaly i ma rozpocząć pracę pod koniec tej dekady.

Jak działa technologia zamkniętego cyklu dwutlenku węgla?

Magazynowanie energii w tak zwanej baterii CO₂ opiera się na prawach termodynamiki i wykorzystaniu specyficznych właściwości fizycznych tego gazu. W okresach nadpodaży energii elektrycznej w sieci, na przykład podczas silnego wiatru, prąd zasila sprężarki, które kompresują gazowy dwutlenek węgla pod wysokim ciśnieniem, aż przejdzie on w postać ciekłą. Ciepło generowane w trakcie tego procesu jest wychwytywane i magazynowane w oddzielnym systemie termicznym. Gdy zapotrzebowanie na energię rośnie, a odnawialne źródła zmniejszają swoją produkcję, proces zostaje odwrócony. 

Zgromadzone wcześniej ciepło służy do ponownego podgrzania ciekłego CO₂, który gwałtownie się rozpręża i w postaci gazowej trafia na łopatki turbiny. Turbina napędza generator oddający prąd z powrotem do systemu elektroenergetycznego. Cały proces odbywa się w szczelnym, zamkniętym obiegu, co oznacza, że instalacja nie emituje gazów cieplarnianych do atmosfery podczas pracy.

Dlaczego Irlandia inwestuje w systemy długodystansowe?

Wybór lokalizacji nie jest przypadkowy. Irlandzki rząd przyjął plan zakładający, że do 2030 roku aż 80% energii elektrycznej w kraju ma pochodzić ze źródeł odnawialnych, głównie z farm wiatrowych. Tak wysoki udział niesterowalnej generacji rodzi jednak ogromne problemy z bilansowaniem systemu i prowadzi do konieczności okresowego odłączania wiatraków, gdy produkują one więcej prądu, niż są w stanie przyjąć odbiorcy. 

Nowy magazyn w hrabstwie Offaly ma za zadanie rozwiązać ten problem poprzez redukcję zjawiska tzw. curtailmentu, czyli ograniczania pracy farm OZE. Obiekt zlokalizowano w strategicznym węźle sieciowym, z którego linie wysokiego napięcia przesyłają energię bezpośrednio do aglomeracji Dublina, charakteryzującej się olbrzymim zapotrzebowaniem z uwagi na liczne centra danych. Inwestycja otrzymała już dziesięcioletni kontrakt mocowy od operatora systemu przesyłowego EirGrid, co gwarantuje jej stabilne warunki funkcjonowania na rynku.

Jakie są przewagi nad technologią litowo-jonową?

Największym wyzwaniem dla wielkoskalowych magazynów litowo-jonowych jest degradacja ogniw w czasie oraz relatywnie krótki czas ekonomicznego rozładowania, który wynosi zazwyczaj od 2 do 4 godzin. Technologia Energy Dome oferuje czas rozładowania przekraczający 8 godzin, co klasyfikuje ją jako system długodystansowy. Zamiast rzadkich i drogich metali, instalacja wykorzystuje powszechnie dostępną stal, wodę oraz dwutlenek węgla, co znacząco obniża ślad węglowy samej produkcji urządzeń. 

Kluczowym parametrem dla inwestorów jest również sprawność całego procesu, określana jako Round Trip Efficiency. W przypadku baterii CO₂ sprawność ta wynosi około 75%, co jest wynikiem nieco niższym niż w instalacjach litowych, ale znacznie wyższym niż w technologiach wodorowych czy tradycyjnych elektrowniach szczytowo-pompowych. Dodatkowo żywotność instalacji mechanicznej szacowana jest na ponad 30 lat bez utraty pojemności magazynowej.

• Zobacz również: Czy rdza może magazynować energię? Naukowcy widzą potencjał w proszku żelaza

Kiedy instalacja ruszy i jakie są plany rozwoju?

Harmonogram inwestycyjny przewiduje, że instalacja o pojemności 200 MWh zostanie w pełni oddana do użytku komercyjnego w 2028 roku. Za projekt, budowę oraz późniejszą eksploatację obiektu odpowiada samodzielnie Energy Dome. Dla korporacji Google, która jest partnerem przedsięwzięcia, to krok w stronę realizacji strategii zasilania swoich operacji wyłącznie bezemisyjną energią w trybie całodobowym. 

Firma Energy Dome nie zamierza jednak poprzestawać na jednym bloku o mocy 23 MW. W oficjalnych komunikatach deweloper zapowiedział już plany budowy drugiej, bliźniaczej jednostki o identycznej pojemności 200 MWh na tym samym terenie. Docelowo w irlandzkich Midlands ma powstać potężne centrum magazynowania energii, które posłuży jako wzorzec dla podobnych projektów planowanych w innych częściach Europy oraz w Ameryce Północnej.

Źródło: pv magazine oraz własne