Cercetătorii explorează o soluție inovatoare, combinând aerul comprimat cu energia solară, ce promite să îmbunătățească eficiența conversiei energiei solare în energie electrică cu până la 40%. Aceasta reprezintă o dublare față de eficiența actuală a panourilor solare, de aproximativ 15-24%.
Uniunea Europeană se îndreaptă rapid către un viitor bazat pe surse regenerabile de energie, iar un grup de cercetători sprijiniți financiar de aceasta lucrează la o soluție inovativă pentru o provocare majoră a tranziției energetice, stocarea eficientă a energiei.
Tehnologia propusă se bazează pe utilizarea aerului comprimat pentru a stoca energia solară colectată, iar testarea acesteia se desfășoară într-o centrală-pilot la Plataforma Solar de Almería, un centru de cercetare în domeniul energiei solare din sudul Spaniei.
Problemele stocării energiei solare
O provocare majoră, pe fondul creșterii cererii de energie din surse regenerabile, este stocarea energiei pentru perioadele în care soarele nu mai strălucește, în special noaptea.
„Energia din surse regenerabile este irosită pentru că nu avem suficient spațiu de stocare”, a declarat pentru Horizon Fritz Zaversky, inginer de cercetare la Centrul Național pentru Energie din Surse Regenerabile din Spania.
Panourile solare generează energie pe parcursul zilei, când cererea este adesea scăzută, iar noaptea, când cererea atinge vârfuri, energia solară nu mai este disponibilă.
În prezent, energia solară contribuie semnificativ la mixul energetic al Europei, având potențialul de a satisface până la 20% din cererea de energie electrică a UE până în 2040, conform Comisiei Europene.
În centralele convenționale bazate pe energia solară concentrată, energia termică generată încălzește un lichid, de obicei săruri topite, care servește drept mijloc de stocare a energiei termice.
Atunci când este necesară energia, supracăldura din lichid este utilizată pentru a crea aburi, care angrenează o turbină ce produce energie electrică.
Cu toate acestea, Zaversky susține că aceste centrale sunt prea costisitoare pentru a fi competitive față de alte surse de energie regenerabilă.
Ca urmare, cercetătorii explorează combinația tehnologiei solare concentrată cu stocarea energiei prin aer comprimat, proces prin care aerul comprimat este încălzit cu căldură solară înainte de a se dilata în turbină.
„Abordarea noastră înseamnă folosirea căldurii solare în locul gazului natural, pentru a face ca stocarea energiei cu ajutorul aerului comprimat să fie neutră din perspectiva emisiilor de carbon,” explică Zaversky.
Stocarea energiei prin aer comprimat
Cercetătorii din cadrul proiectului ASTERIx-CAESar propun o soluție inovativă: stocarea energiei prin aer comprimat.
Tehnologia folosește surplusul de energie electrică pentru a comprima aerul la o presiune ridicată, stocându-l în rezervoare subterane.
Când este nevoie de energie, aerul comprimat este eliberat și utilizat pentru a genera electricitate prin turbine.
În prezent, există deja trei centrale de stocare a energiei prin aer comprimat la scară comercială în Germania, SUA și China, iar alte zone sunt în curs de explorare.
„Stocarea cu aer comprimat nu este un concept nou, acesta fiind deja demonstrat la scară comercială”, afirmă Zaversky.
Un avantaj major al acestei tehnologii este că nu depinde de materiale rare, spre deosebire de acumulatorii chimici utilizați în industrie.
Provocarea încălzirii aerului comprimat
Cu toate acestea, există și un neajuns important – aerul comprimat se răcește în timpul stocării și trebuie încălzit înainte de a fi utilizat.
De obicei, acest proces se realizează prin arderea gazului natural, ceea ce diminuează beneficile ecologice ale tehnologiei.
„Conceptul nu este neutru din perspectiva emisiilor de carbon, deoarece se arde gaz natural”, explică Zaversky.
Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii vor combina aerul comprimat cu energia solară concentrată.
„Energia solară concentrată folosește oglinzi pentru a focaliza lumina soarelui într-un singur punct, care se află de obicei în vârful unui turn”, spune Zaversky.
Energia solară concentrată va fi folosită pentru a încălzi aerul comprimat, eliminând astfel necesitatea de a utiliza combustibili fosili și transformând întregul proces într-un sistem cu emisii reduse de carbon.
O soluție pentru sudul Europei
Principalul obiectiv al cercetătorilor este de a dezvolta un sistem de stocare a energiei extrem de eficient, capabil să contribuie la stabilitatea rețelei electrice și să sprijine adoptarea pe scară largă a energiei din surse regenerabile.
Se estimează că acest sistem ar putea avea o eficiență de conversie a energiei solare în energie electrică de aproximativ 40%, de două ori mai mult decât eficiența actuală a panourilor solare.
„Insulele grecești sunt deosebit de propice, deoarece au o cantitate mare de energie solară disponibilă și locuri în care aerul comprimat ar putea fi stocat în subteran”, adaugă Zaversky.
În plus, regiuni din sudul Europei, cum ar fi Franța, Italia sau Spania, ar putea beneficia semnificativ de această tehnologie.
Centrala-pilot din Spania
La Plataforma Solar de Almería, un centru de cercetare important în domeniul tehnologiei solare situat în sudul Spaniei, este în curs de dezvoltare o centrală-pilot care va demonstra acest concept inovator numit energie solară termică.
Pentru a implementa acest concept, cercetătorii vor moderniza un turn existent de energie solară concentrată, integrând un sistem de stocare a energiei prin aer comprimat.
Aerul comprimat va fi stocat într-un rezervor de înaltă presiune, iar când cererea de energie este ridicată, acest aer va fi eliberat și folosit pentru a angrena turbinele, generând astfel energie electrică.
„Dacă, în plus, se folosește un rezervor de stocare subteran, cum ar fi o cavernă sau o mină veche, acest lucru ar reduce și mai mult costurile,” explică profesorul David Sánchez, expert în sisteme energetice la Universitatea din Sevilla, în Spania.
Sánchez consideră că marea provocare este dezvoltarea unei tehnologii care să transforme energia solară concentrată în energie termică la temperaturi de aproximativ 800 °C și să o stocheze eficient la aceste niveluri ridicate.
Acest aspect este crucial, având în vedere că aceste temperaturi sunt comparabile cu cele utilizate în procesele de ardere a gazului natural, iar valorile mai ridicate pot spori atât energia generată, cât și eficiența globală a sistemului.
Scopul echipei este să valideze funcționarea acestui concept hibrid la scară mică.
Dacă testele vor fi concludente, Zaversky sugerează că va fi necesară crearea unei centrale demonstrative de dimensiuni medii, iar, în cazul unui succes, tehnologia ar putea fi implementată pe scară largă.
CITIȚI ȘI:
Supercondensatorul de plastic ar putea transforma bateriile pentru mașinile electrice
