O echipă de ingineri israelieni va construi un nou tip de centrală de stocare a energiei sub apă, printr-o tehnologie genial de simplă

Centralele mari de stocare a energiei sunt tot mai necesare peste tot în lume, devenind o parte inalienabilă din trecerea omenirii spre energie regenerabilă. Întrucât electricitatea din surse solare sau eoliene e generată intermitent, atunci când există condiţii, e nevoie de stocarea acesteia pentru a putea fi utilizată atunci când există cerere în sistem. Tocmai de asta, în ultimii ani au crescut enorm proiecte de toate tipurile imaginabile de stocare, cele mai populare în prezent fiind centralele de baterii mari şi hidrocentralele prin pompare. Dar o echipă de ingineri israelieni, parte din start-up-ul BaroMar, a inventat o tehnologie genial de simplă a unui tip nou de centrală de stocare, care promite a fi şi mult mai accesibilă şi ecologică decât cele din prezent. Mai mult ca atât, aceştia au semnat şi primul contract de construcţie a primei asemenea centrale în Cipru, beneficiarul care a semnat cu ei contractul fiind o companie de energie regenerabilă, numită Jacobs.

Tehnologia celor de la BaroMar se bazează pe ideea demult cunoscută a stocării prin aer comprimat, când într-un sistem închis de rezervoare este pompat aer, care ajunge comprimat până la o anumită presiune limită, cât permite rezistenţa sistemului, consumându-se electricitate în acest proces. Iar ulterior aerul e eliberat treptat, propulsând acele turbine înapoi şi ele generează electricitate, pe care o furnizează înapoi în sistem. Acesta e principiul de bază a stocării prin aer comprimat, folosit de multe decenii încoace în diverse aplicaţii industriale, iar de curând în China a fost construită şi cea mai mare centrală din lume de stocare a electricităţii prin aer comprimat.

Foto: Noua centrală cu aer comprimat din China, cea mai mare din lume

Problema acestui tip de stocare e randamentul simţitor mai mic decât la hidrocentralele prin pompare sau la baterii. Unele centrale recuperează şi căldura generată de aerul comprimat şi astfel îmbunătăţesc puţin randamentul, ca în cazul celei din China, menţionate mai sus, car a ajuns la randament de 64% şi speră să perfecţioneze sistemul pentru a se apropia de 70%. Dar la 64% asta înseamnă că 36% din electricitatea consumată la încărcare nu se mai recuperează înapoi, ci e pierdută. Alte sisteme ce funcţionează doar pe aer comprimat pot avea şi randamente de 50-55%, până spre 60%. Pentru comparaţie, hidrocentralele prin pompare, chiar şi cele mai vechi, au 77-80% randament, iar în Elveţia există una care pretinde 81% randament. Bateriile mari au între 90 şi 93% randament, dar ele au neajunsul de a degrada în timp şi a-şi pierde capacitatea.

Ei bine, tehnologia noii centrale, despre care vorbim azi, modifică principiul de bază al stocării prin aer comprimat şi adaugă apa în ecuaţie. La suprafaţă, pe ţărmul unei mări sau a unui lac adânc, e construită o mică staţie cu turbine, care preia aerul atmosferic şi-l comprimă, trimiţându-l mai departe prin conduce rezistente la presiune înaltă.

Acele conducte duc aerul spre rezervoare mari subacvatice, de formă cilindrică, dar cu pietre deasupra lor, pentru a nu ieşi la suprafaţă sub acţiunea aerului din ele. Aici aerul poate ajunge până la o presiune de 70 de bari, deci cam 69 atmosfere. Partea curioasă e că aceste rezervoare nu sunt total închise, ci au în partea de jos guri de comunicare cu marea.

Astfel, când „bateria” e complet descărcată, rezervoarele sunt aproape pline cu apă. Pe măsură ce aerul începe a fi trimis de turbine şi comprimat, presiunea acestui aer forţează apa să iasă prin gurile de jos, învingând forţa hidrostatică a apei. Asta înseamnă o forţă mai mare, dar mult mai constantă, de umplere a acestor rezervoare. La descărcare, aceeaşi forţă hidrostatică acţionează suplimentar la împingerea aerului din rezervor spre turbine, deci nu doar presiunea aerului va acţiona, ci şi presiunea hidrostatică. Şi, din nou, forţa care va fi exercitată asupra turbinelor va fi practic lineară pe tot parcursul descărcării bateriei.

Asta ar trebui să rezulte într-un sistem capabil să furnizeze o putere electrică stabilă, cu un randament mai mare. Anul trecut, când start-up-ul israelian abia şi-a prezentat ideea, ei menţionau un randament minim de 60%, însă acum aceeaşi inginerii spun că sunt convinşi că în cazul primei centrale vor ajunge deja la o cifră mai apropiată de 70%. Ei mai spun că luând în calcul o funcţionare de minim 20 de ani a sistemului, cu 350 de încărcări pe an, la o mărime de 1 GWh capacitate de stocare şi 100 MW putere, deci 10 ore de descărcare, costul amortizat al încărcării va fi de 100 dolari per MWh, ceea ce ar fi cam cu o treime mai accesibil decât alte sisteme. Asta înseamnă că în preţul final al unui MWh ar fi adăugat circa 1 dolar pentru a amortiza încărcarea cu acest sistem, ceea ce înseamnă cam 0,1 cenţi per kWh.

Tot aceeaşi ingineri mai spun că sistemul lor e ecologic pentru că nu foloseşte niciun material rar şi are o intruziune minimă în viaţa marină. Până şi pereţii rezervoarelor nu au nevoie de mult material, sau de material special, pentru că presiunea internă e echivalată de cea externă a apei şi structura poate fi mai puţin rezistentă.

Acum aceşti ingineri vor construit prima asemenea centrală în apele de lângă Cipru. E o centrală mult mai mică, însă, nu de 1 GWh capacitate de stocare, cum îşi doreau ei în calculele lor, ci doar de 4 MWh. Cei de a Jacobs, care finanţează proiectul, spun că randamentul total promis de ingineri e de 70%, iar dacă această cifră de va adeveri în practică, atunci tehnologia are viitor şi start-up-ul ar putea fi contractat pentru multe alte proiecte mai mari.

Tehnologia celor de la BaroMar, deşi e patentată de aceştia, are totuşi multe în comun cu cea numită Hydrostor, elaborată de o echipă de ingineri din Canada, despre care am scris acum câteva luni.

Foto: Parte similară din sistemul Hydrostor