Portugalski naučnici istražuju kako bi duboke, porozne stene mogle da posluže kao prirodni rezervoari za skladištenje viška energije proizvedene iz sunca i vetra. U najpovoljnijem scenariju, jedan takav sistem mogao bi da skladišti dovoljno energije za potrebe srednje velikog grada.
Skladištenje energije duboko ispod zemlje možda zvuči kao tehnologija iz budućnosti, ali ideja nije nova. Prvi eksperimenti sa skladištenjem energije u podzemnim formacijama počeli su još tokom 1970-ih u slanim pećinama u Nemačkoj.
Danas naučnici ponovo istražuju potencijal podzemlja, ovog puta u kontekstu sve većeg udela obnovljivih izvora energije. Problem je jednostavan: sunce i vetar ne proizvode električnu energiju uvek onda kada je ona potrebna.
„Jedan od problema energetske tranzicije jeste to što imamo sve veću dostupnost energije iz obnovljivih izvora, ali tu energiju ne možemo uvek odmah da iskoristimo ili skladištimo“, objašnjava Ricardo Pereira, istraživač centra GeoBioTec pri NOVA Univerzitetu u Lisabonu.
Višak električne energije mogao bi zato da se iskoristi za komprimovanje vazduha i njegovo skladištenje u poroznim stenama na dubinama od 500, 1.000 ili čak 2.000 metara.
„Ako tlo i stene koristimo kao neku vrstu baterije, možemo skladištiti količine energije dovoljne za napajanje manjih gradova. To je velika prednost ove tehnologije“, navodi Pereira.
Kako stene mogu da skladište energiju?
Princip je relativno jednostavan. Kada vetroturbine i solarni paneli proizvode više električne energije nego što je u tom trenutku potrebno, višak se može iskoristiti za pokretanje kompresora. Oni zatim potiskuju vazduh kroz bušotinu u duboke slojeve poroznih stena.
Prostor između zrna stene obično je ispunjen slanom vodom koja nije namenjena za piće. Komprimovani vazduh potiskuje tu vodu i zauzima prostor između zrna stene.
Tako vazduh ostaje zarobljen pod pritiskom, poput napunjene baterije.
Kada je električna energija potrebna, komprimovani vazduh se oslobađa i vraća kroz bušotinu prema površini. Prilikom širenja pokreće turbine koje proizvode električnu energiju.
Za razliku od sistema koji koriste gorivo, ovde nema sagorevanja, a vazduh koji se skladišti ne sadrži vodonik ni ugljen-dioksid, što dodatno smanjuje rizik od eksplozije.
Koliko energije može da se skladišti?
Upravo je to bilo jedno od glavnih pitanja istraživanja portugalskih naučnika. Istraživači sa NOVA Univerziteta u Lisabonu i Instituta Dom Luiz pri Prirodno-matematičkom fakultetu Univerziteta u Lisabonu analizirali su koliko bi energije moglo da se skladišti u različitim geološkim uslovima i na različitim dubinama.
Studija, objavljena u časopisu Geoenergy, pokazala je da bi u najpovoljnijem analiziranom scenariju jedan sistem mogao da dostigne energetsku gustinu do 156 kWh po kubnom metru i kapacitet skladištenja do 1 TWh, na maksimalnoj radnoj dubini od oko 3.000 metara.
Važno je naglasiti da je reč o teorijskom maksimumu, odnosno scenariju u kojem su ispunjeni optimalni uslovi.
„Očigledno je da je ovo maksimalni scenario, u kojem su svi uslovi optimalni“, kaže Pereira.
Ipak, istraživači smatraju da rezultat daje dobru predstavu o potencijalu tehnologije. U najpovoljnijem slučaju, jedan podzemni rezervoar mogao bi da skladišti količinu energije koja je približna potrošnji nekih srednje velikih gradova u Portugalu.
Rešenje za dugotrajno skladištenje energije
Evropa sve više ulaže u kapacitete za skladištenje električne energije, koji postaju ključni kako raste udeo obnovljivih izvora. Evropska unija trenutno raspolaže sa oko 55 GW skladišnih kapaciteta, dok je cilj da se do 2030. godine taj kapacitet poveća na oko 200 GW.
Razlog je jednostavan. Kada nema dovoljno sunca ili vetra, proizvodnja iz obnovljivih izvora može naglo da padne. S druge strane, u periodima kada ih ima mnogo, proizvodnja može premašiti trenutnu potrošnju.
Komprimovani vazduh u poroznim stenama mogao bi da bude jedno od rešenja za takve situacije. Za razliku od litijum-jonskih baterija, koje su danas dominantna tehnologija za skladištenje električne energije, ovakav sistem je posebno zanimljiv za dugotrajno skladištenje velikih količina energije.
Može li pomoći i elektroenergetskoj mreži?
Potencijal tehnologije nije samo u skladištenju velikih količina energije. Komprimovani vazduh mogao bi da pomogne i u stabilizaciji elektroenergetske mreže.
Jedna od mogućnosti je takozvani „black start“ – pokretanje elektroenergetskog sistema nakon velikog prekida, bez oslanjanja na postojeću mrežu.
„Komprimovani vazduh je gotovo trenutan i zato omogućava uključivanje i isključivanje gotovo odmah“, objašnjava Pereira.
Takva fleksibilnost mogla bi da bude značajna u situacijama velikih poremećaja u mreži, poput nestanka struje koji je pogodio Iberijsko poluostrvo 2025. godine.
Pereira ipak naglašava da ovakva tehnologija sama po sebi ne bi mogla da spreči tako složen događaj, ali bi mogla da pomogne u upravljanju proizvodnjom i potrošnjom električne energije i smanjenju posledica poremećaja.
Portugal ima veliki potencijal
Istraživači sada pokušavaju da utvrde koja područja u Portugalu imaju najpovoljnije geološke uslove za razvoj ovakvih sistema. Jedan od važnih zaključaka istraživanja jeste da veća dubina može omogućiti skladištenje i oslobađanje većih količina energije.
Posebno se izdvaja područje između Lisabona i Aveira, odnosno takozvani Lusitanski basen. Reč je o velikom području sa različitim vrstama stena koje bi, prema dosadašnjim analizama, mogle imati potencijal za formiranje podzemnih rezervoara.
Istovremeno, ovo je jedan od industrijski najrazvijenijih delova Portugala, sa značajnim kapacitetima za proizvodnju energije iz vetra, sunca i hidroelektrana.
To bi moglo da omogući povezivanje dva važna elementa energetske tranzicije – proizvodnje obnovljive energije i njenog skladištenja.
Lisabon i Almada, zbog velike koncentracije stanovništva i industrije, među područjima su koja bi mogla imati posebno veliki potencijal.
Najveća prepreka nije tehnologija, već regulativa
Iako tehnologija postoji, u Portugalu se za sada nalazi uglavnom u fazi istraživanja. Prema proceni Pereire, od prvih geoloških analiza do početka rada konkretnog projekta moglo bi da prođe pet do deset godina.
Potrebno je najpre detaljno ispitati geologiju lokacije, izbušiti odgovarajuće bušotine, razviti pilot-projekat, sprovesti testiranja i tek potom započeti komercijalni rad.
Finansijski gledano, istraživači smatraju da bi skladištenje energije komprimovanim vazduhom moglo biti konkurentno drugim rešenjima. Kao jednu od skupljih alternativa Pereira navodi proizvodnju zelenog vodonika.
Kina je trenutno među zemljama koje najviše ulažu u ovu tehnologiju, dok postoje projekti i u Nemačkoj. Međutim, razvoj ovakvih sistema zahteva godine planiranja, inženjerskog rada i testiranja.
U Portugalu je, prema Pereiri, najveći problem drugačije prirode – nedostatak odgovarajućeg regulatornog okvira.
„Koliko mi je poznato, trenutno ne postoji posebna regulativa koja bi omogućila realizaciju ovakvih projekata u Portugalu“, kaže on.
Pošto podzemlje pripada državi, odnosno predstavlja javni resurs, za korišćenje dubokih geoloških formacija potrebna su jasna pravila, slično kao kod skladištenja ugljen-dioksida. Bez regulative kompanije praktično ne mogu ni da započnu ozbiljna istraživanja, čak i kada postoji interesovanje za ulaganje.
Da li stene zaista mogu biti deo energetske budućnosti?
Još je rano za konačan odgovor. Potrebno je više istraživanja o tome kako bi ovakvi sistemi uticali na nacionalnu i lokalnu potrošnju energije, kao i detaljna procena geoloških uslova na konkretnim lokacijama.
Ipak, potencijal postoji. Portugal raspolaže velikim geološkim područjima koja bi mogla da budu pogodna za skladištenje komprimovanog vazduha, dok istovremeno povećava proizvodnju energije iz obnovljivih izvora.
Ukoliko se tehnologija pokaže dovoljno efikasnom i bezbednom, podzemni rezervoari mogli bi da postanu svojevrsne velike baterije za elektroenergetsku mrežu – posebno u periodima kada proizvodnja iz sunca i vetra premašuje potrošnju.
Prema procenama istraživača, ukoliko razvoj tehnologije, regulativa i ulaganja budu napredovali očekivanim tempom, prvi projekti u Portugalu mogli bi da budu operativni za oko deset godina.
Takvi sistemi ne bi zamenili postojeće tehnologije skladištenja, već bi mogli da budu njihov dodatak – posebno tamo gde je potrebno skladištiti velike količine energije tokom dužeg perioda.
Upravo zato bi ono što se nalazi duboko ispod naših nogu moglo postati jedan od novih elemenata energetske tranzicije.
Foto:
