του Γεώργιου Μανώλη
Το κόστος των μπαταριών μειώνεται ραγδαία με την εξέλιξη της τεχνολογίας και μπορούν σύντομα να αποτελούν μια βραχυπρόθεσμη λύση στην αποθήκευση ενέργειας για την κάλυψη των καθημερινών ενεργειακών αναγκών. Ωστόσο, η μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας με τη χρήση μπαταριών, π.χ. αποθήκευση ενέργειας για έναν χρόνο, δεν είναι βιώσιμη. Μολονότι τα συστήματα αντλησιοταμίευσης (pumped-hydro storage PHS) είναι μια οικονομικά συμφέρουσα επιλογή για τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση μεγάλων ποσών ενέργειας, γίνονται ακριβά για περιοχές και περιπτώσεις όπου η ζήτηση για αποθήκευση ενέργειας είναι μικρή με μηνιαίες ή εποχικές διακυμάνσεις, όπως μικρά νησιά και απομακρυσμένες περιοχές.
Το κενό αυτό, μεταξύ βραχυπρόθεσμης και μακροπρόθεσμης αποθήκευσης ενέργειας, έρχεται να κλείσει μια νέα τεχνολογία, που μοιάζει αρκετά με την αντλησιοταμίευση, και ονομάζεται Mountain Gravity Energy Storage (MGES). Εμπνευστές της ιδέας είναι ο ερευνητής του Διεθνούς Ινστιτούτου Ανάλυσης Εφαρμοσμένων Συστημάτων (IIASA) της Αυστρίας, κ. Julian Hunt και οι συνάδελφοί του, όπου παρουσίασαν την τεχνολογική πρότασή τους στο επιστημονικό περιοδικό Energy. Σε ελεύθερη μετάφραση, καθώς δεν υπάρχει ελληνικός όρος ακόμα, θα μπορούσαμε να πούμε κάτι σαν “Βαρυτική Αποθήκευση Ενέργειας” ή παραφράζοντας το αντλησιοταμίευση ως “μεταφοροταμίευση”. Ωστόσο, θεωρώ ότι το “Βαρυτική Αποθήκευση Ενέργειας” είναι πιο κοντινό στη σωστότερη απόδοση της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται.
Η τεχνολογία MGES απαρτίζεται από δύο κατασκευαστικούς γερανούς που βρίσκονται στην άκρη απότομων φυσικών πρανών, όπως λόφοι, χαράδρες ή βουνά. Ο ένας γερανός βρίσκεται στη βάση του λόφου και ο δεύτερος βρίσκεται προς την κορυφή του. Στη βάση υπάρχει άμμος ή χαλίκι, τα οποία φορτώνονται σε ειδικά μεταφορικά δοχεία, και στη συνέχεια μέσω των γερανών, μεταφέρονται από τα κάτω προς τα πάνω. Στη πάνω βάση, τα δοχεία αδειάζουν και επιστρέφουν στην κάτω βάση για να ξαναγεμίσουν. Το σύστημα λειτουργεί σαν ένα μεγάλο τελεφερίκ. Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταφοράς, αποθηκεύεται ενέργεια με τη μορφή δυναμικής ενέργειας στην κορυφή του λόφου. Όταν απαιτείται να προσφερθεί ηλεκτρική ενέργεια στο σύστημα, τα δοχεία φορτώνονται με άμμο στα ανάντη και μεταφέρονται στα κατάντη χρησιμοποιώντας τη βαρύτητα. Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται μεταφέροντας τα δοχεία με την άμμο από τα ανάντη στα κατάντη, όπου μια ηλεκτρογεννήτρια ουσιαστικά μετατρέπει τη δυναμική/βαρυτική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι ότι η άμμος είναι ένα φτηνό υλικό που μπορεί να βρεθεί εύκολα στη φύση, δεν μπορεί να εξατμιστεί όπως το νερό, και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί πολλές φορές. Σε περιοχές όπου υπάρχουν φαινόμενα λειψυδρίας, όπως τα νησιά της Μεσογείου, αποτελεί μια ελκυστική και βιώσιμη λύση. Επίσης, μπορούν να φυλάσσουν την ενέργεια για μήνες και να παράγουν ενέργεια συνεχόμενα για μήνες, ενώ οι μπαταρίες συμβιβάζονται με ημερήσιους κύκλους φόρτισης. Επιπλέον, μπορούν να προσφέρουν αποθήκευση για να ισορροπήσουν τις διακυμάνσεις στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά και φωτοβολταϊκά πάρκα.
Από την άλλη πλευρά, τα συστήματα αντλησιοταμίευσης περιορίζονται σε υψομετρικές διαφορές των 1200 m, λόγω μεγάλων υδραυλικών πιέσεων. Αντίθετα, τα συστήματα MGES μπορούν εφαρμοστούν σε περιπτώσεις όπου η υψομετρική διαφορά φτάνει μέχρι και τα 5000 m. Περιοχές με ψηλά βουνά όπως τα Ιμαλάια, οι Άλπεις και τα Βραχώδη Όρη, μπορούν να γίνουν σημαντικές πηγές όπου θα αποθηκεύεται η ενέργεια. Άλλες ενδιαφέρουσες περιοχές όπου μπορούν να εγκατασταθούν αυτά τα συστήματα είναι ορισμένα νησιά όπως η Χαβάη, το Πράσινο Ακρωτήρι, η Μαδέρα και άλλα νησιά του Ειρηνικού, όπου επικρατούν απότομα ορεινά ανάγλυφα.
Το κόστος ενός τέτοιου συστήματος μπορεί να είναι 1-2 εκατ. δολάρια ανά MW εγκατεστημένης ισχύος και με σταθμισμένο κόστος 50-100 δολάρια ανά MWh. Όσο πιο μεγάλη είναι η υψομετρική διαφορά μεταξύ των δύο σημείων όπου θα τοποθετηθούν οι γερανοί, τόσο μικρότερο θα είναι το κόστος του έργου. Παρόλο που το κόστος είναι σχετικά υψηλό, παραμένει μια ενδιαφέρουσα λύση σε περιπτώσεις όπου το κόστος παραγωγής ενέργειας είναι ιδιαίτερα υψηλό.
Στην Ελλάδα, όπου είναι μια χώρα με κατεξοχήν έντονο ορεινό ανάγλυφο, θα μπορούσε να είναι μια βιώσιμη λύση για τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας. Σε όλη την επικράτεια υπάρχουν περιοχές και σημεία όπου η υψομετρική διαφορά είναι μεγάλη και μπορεί να ευνοήσει τη δημιουργία τέτοιων συστημάτων. Σύμφωνα με χάρτη που εμπεριέχεται στην ίδια δημοσίευση, στην Ελλάδα το δυναμικό τέτοιων συστημάτων κυμαίνεται μεταξύ 200 m και 500 m.
Επιπλέον, η εφαρμογή συστημάτων MGES θα μπορούσε να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμη και οικονομική λύση στα ελληνικά νησιά. Τα νησιά αποτελούν μικρές κοινότητες όπου η ηλεκτρική ενέργεια μεταβάλλεται ραγδαία κατά τους καλοκαιρινούς μήνες λόγω του τουρισμού. Για την κάλυψη των αναγκών τους, τα περισσότερα χρησιμοποιούν πετρελαϊκές μονάδες ηλεκτροπαραγωγής όπου το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλό. Με τη χρήση τέτοιων συστημάτων, η ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί για να συμπληρώσουν τις ετήσιες απαιτήσεις και να μην αυξηθεί το κόστος παραγωγής, κατά τις μεταβολές της ζήτησης λόγω των εποχιακών αναγκών.
Συνοψίζοντας, μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι τα συστήματα MGES δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για την κάλυψη των στιγμιαίων αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας ή για την αποθήκευση ενέργειας σε ημερήσια βάση. Έχουν σχεδιαστεί για να συμπληρώσουν το κενό για μακροπρόθεσμη αποθήκευση στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Τα MGES δεν έρχονται για αντικαταστήσουν τις υπάρχουν τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, αλλά για να ανοίξουν νέους δρόμους στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας και αξίζει να μελετηθούν περαιτέρω.
Μπορείτε να βρείτε αναλυτικά ολόκληρη τη μελέτη εδώ.