סימנס מפתחת א טכנולוגיית אחסון תרמי חסכונית שמבטיחה לחולל מהפכה בניהול האנרגיה העודפת ממקורות מתחדשים. שיטה חדשה זו, הנחקרת בצפון גרמניה, יכולה להפוך לסטנדרט ליעילות אנרגטית ברחבי העולם. התהליך פשוט: אנרגיית הרוח העודפת מומרת לחום, אשר מאוחסן לאחר מכן במיכל מבודד. בזמנים של ביקוש גבוה, טורבינת קיטור ממירה את החום הזה לחשמל.
הדגם הזה מבטיח להיות חסכוני ביותר בשל עלות ההתקנה והתפעול הנמוכה שלו. סימנס זכתה לתמיכה כספית מהממשלה הפדרלית הגרמנית להמשיך את פיתוחה בהמבורג, יחד עם המבורג אנרג'י והאוניברסיטה הטכנולוגית של המבורג (TUHH).
פעולת אחסון תרמי
הטכנולוגיה מורכבת ממערכת שבה עודפי אנרגיה ממקורות מתחדשים, בעיקר רוח, מומרת לחום ומאוחסנת באבנים בטמפרטורות גבוהות. מערכת זו תוכננה לפעול ב יותר מ-600 מעלות צלזיוס, להבטיח שחום נשמר ביעילות. המאוורר, בדומה לעיקרון של אקדח חום, מעביר אוויר על פני האבנים כדי לחמם אותן. כדי להחזיר אנרגיה, החום המאוחסן הזה משמש לייצור לחץ, אשר מפעיל טורבינת קיטור הממירה אנרגיה תרמית בחזרה לחשמל.
סימנס היא מתמקדת גם באופטימיזציה של טעינת האחסון והפריקה. האופן שבו הבידוד מקיף את המערכת חיוני למיצוי יעילות האנרגיה ולמזעור הפסדי חום. הטכנולוגיה צפויה להתקדם משמעותית בשנים הקרובות.
למערכת האחסון יש קיבולת נוכחית לאחסון עד 36 מגה וואט שעות אנרגיה בנפח של כ-2,000 מ"ק אבן. באמצעות שימוש בדוד מופקת הספק של עד 1.5 מגה וואט חשמל, בעל יכולת פעולה של עד 24 שעות. לטכנולוגיה זו יש פוטנציאל להגיע ליעילות של 50% בעתיד, ולעלות על שיעור היעילות הנוכחי שלה של 25%.
ישימות של טכנולוגיית FES
טכנולוגיית FES (Force Energy Storage) שפותחה על ידי סימנס תהיה ישימה לרוב סוגי טורבינות רוח, מה שהופך אותו לגמיש ורווחי במיוחד. למרות הפוטנציאל הרב שלה, החיסרון הבולט היחיד של המערכת הוא הצורך בחללים פיזיים גדולים לאכלס מיכלי האבן.
- ניתן להתאים את הטכנולוגיה לכל סוג של טורבינת רוח, מה שהופך אותה למגוון עבור סוגים שונים של התקנות.
- צפוי שעם התקדמות היעילות, המערכת תוכל להפיק יותר אנרגיה בעלות נמוכה יותר.
מערכת אחסון תרמית זו זה מייצג קפיצת מדרגה גדולה במעבר לאנרגיות מתחדשות. יחד עם טכנולוגיות חדשניות נוספות כגון הגלגל GeoOrbital שממיר אופניים לחשמליים, סימנס מסמנת אבן דרך חשובה בדרך לקראת קיימות אנרגטית.
אחסון תרמי עם חול
בנוסף לטכנולוגיית אגירת חום באבנים, נחקרו לאחרונה מערכות נוספות כגון אחסון תרמי בחול. טכניקה זו היא משמעותית יותר חסכונית ומשתלמת בטווח הארוך. מוסדות כמו NREL (National Renewable Energy Laboratory) בארצות הברית בוחנים את האפשרות להשתמש בחול כדי לשמור על חום שנוצר על ידי אנרגיות מתחדשות כמו רוח או שמש.
החול מחומם באמצעות אנרגיית רוח או שמש, ומגיע לטמפרטורות של עד 1,000 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הוא מאוחסן בממגורות לשימוש מאוחר יותר כאשר הביקוש לאנרגיה עולה. לסוג זה של אחסון יש יתרון ביכולת לתחזק יותר מ-95% מהאנרגיה התרמית מאוחסן לפחות חמישה ימים, ומציע פתרון יעיל לטווח ארוך לניהול אנרגיה.
בהשוואה לטכנולוגיות אחסון אנרגיה אחרות כמו סוללות ליתיום-יון או אגירה הידרואלקטרית שאובה, אחסון חול מתברר כהרבה יותר זול, עם עלות מוערכת של בין 4 ל-10 דולר לקילו-וואט-שעה. זה מנוגד ל-150 עד 300 דולר לקוט"ש עבור טכנולוגיות אחרות כגון אוויר דחוס או סוללות ליתיום, מיצוב החול כפתרון בעלות נמוכה ובעל קיבולת גבוהה לעתיד.
פרויקטי מחקר ואחסון כלכלי
יוזמות אירופאיות שונות מבקשות גם לפתח פתרונות חדשניים לאחסון חום בעלות נמוכה. דוגמה לכך היא הפרויקט לגלות, החוקר את השימוש ב אלומיניום כאמצעי לאגירת אנרגיה תרמית למשך חודשים ואף שנים. מערכת זו תנצל את השפע והעלות הנמוכה של האלומיניום, בעל צפיפות אנרגיה של עד 15 MWh/m³. התקדמות זו מהווה אלטרנטיבה ארוכת טווח וחסכונית לניהול עודפי חשמל המופקים ממקורות מתחדשים.
מחקר מבטיח נוסף הוא אחסון תרמוכימי באמצעות תחמוצות מתכת, כמו זה שפותח על ידי RedoxBlox. מערכת זו מאפשרת לאגור חום בטמפרטורות של עד 1,500 מעלות צלזיוס, תוך שימוש בחומרים בשפע ובעלות נמוכה. לטעינת המערכת משתמשים בחשמל מתחדש להעלאת טמפרטורת החומר המשחרר חמצן ואוגר אנרגיה כימית. כאשר יש צורך להחזיר אנרגיה זו, המערכת הופכת את התגובה ויוצרת חום שניתן להשתמש בו בתהליכים תעשייתיים או לייצור חשמל.
היתרונות של אחסון תרמי בדה-קרבוניזציה
אחסון תרמי הוא המפתח לדה-קרבוניזציה של מגזר האנרגיה ותהליכים תעשייתיים אחרים. ככל שהעולם מתרחק מדלקים מאובנים ומחפש חלופות בנות קיימא יותר, אחסון אנרגיה תרמית ממוקם כאחד הפתרונות הנגישים ביותר ברמה הכלכלית והלוגיסטית.
סוג זה של אחסון ישים לא רק לייצור חשמל, אלא יכול לשמש גם במגזרים כגון תעשיית הפלדה, המלט, המזון והמשקאות, הדורשים כמויות גדולות של חום לצורך פעולתם. מגזרים אלו, שקשה לשחרר אותם, ימצאו באחסון תרמי פתרון יעיל לחשמל את ייצורם ללא פליטת פחמן.
שילוב זה של עלות נמוכה, קיבולת אחסון גבוהה וכדאיות לטווח ארוך הופך את האחסון התרמי לפתרון מוביל במעבר האנרגיה העולמי.