© Alex White
Cenne wnioski można wyciągnąć z doświadczeń amerykańskich baz wojskowych, dla których bezpieczeństwo energetyczne od zawsze było zmartwieniem. Tradycyjnie zasilanie awaryjne było realizowane z pomocą agregatorów prądotwórczych działających na olej napędowy. Obecnie jednak poszukuje się tańszych, bardziej niezawodnych i zdekarbonizowanych ścieżek w tym obszarze.
W artykule sprawdzamy najnowsze trendy systemów zasilania awaryjnego instalacji wojskowych w US Army, opartych o długookresowe, termofotowoltaiczne magazyny energii. Głównym źródłem jest analiza Long-Duration Energy Storage: Resiliency for Military Installations wydana przez amerykański instytut NREL (z ang. National Renewable Energy Laboratory, narodowe laboratorium energii odnawialnej).
Oczekiwania wojska
Wedle wymagań wojska, docelowy system powinien zapewniać zasilanie awaryjne przez 14 dni dla obciążeń krytycznych, które stanowią od 20 do 40% zapotrzebowania na prąd. Powinien to być magazyn energii ładowany z instalacji fotowoltaicznej oraz sieci. Wskazany magazyn energii powinien być znacznie tańszy od dominujących obecnie rynek magazynów litowo-jonowych.
Termofotowoltaiczne magazyny energii
Badane rozwiązanie to magazyny Antora Energy, będące ciekawym połączeniem magazynu ciepła i prądu. Zielona energia z instalacji fotowoltaicznej rozgrzewa bloki z węgla do temperatur przekraczających 1000°C. Pozbawiony tlenu węgiel nie ulega spaleniu, a dzięki warstwie izolacji traci zmagazynowane ciepło z prędkością zaledwie 1% dziennie.
Naturalnie, system umożliwia odebranie energii w postaci ciepła, jednak możliwy jest też odbiór energii elektrycznej. Konwersja ciepła na prąd odbywa się dzięki wbudowanym pomiędzy bloki węgla ogniwom termofotowoltaicznym, które cechują się wysoką sprawnością. Sprawność całego procesu od ładowania do rozładowania ma wynosić ok. 48%, nie uwzględniając wyżej wspomnianych dziennych strat ciepła.
Magazyn energii może być ładowany wysoką mocą z instalacji fotowoltaicznej oraz oferuje bardzo wysoką pojemność, dzięki czemu może zapewnić zasilanie awaryjne przez wiele dni. Oferuje przy tym ponad 20 lat żywotności i brak degradacji. Jako jedyny wrażliwy element elektroniczny wskazano jest tu inwerter, który po 15 latach zapewne będzie wymagał wymiany. Wedle autorów dokumentu jest to koszt akceptowalny, niewielki w skali całej inwestycji.
Wyniki badań
Zespół analityków przeprowadził szereg symulacji i doszedł do następujących wniosków:
- Niska cena w przeliczeniu na kWh pojemności oraz wysoka moc ładowania umożliwia, w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną, wielodniowe zasilanie awaryjne dużej jednostki wojskowej.
- Jest to system bardziej niezawodny niż agregaty prądotwórcze (w warunkach rzeczywistych zapasy oleju napędowego w placówkach wojskowych są niepełne, a dostawy nieregularne).
- Konserwacja tego magazynu energii jest tańsza niż agregatów prądotwórczych.
- Instalacja OZE zwraca się finansowo w okresie 20 lat i generuje zysk, w przeciwieństwie do agregatów prądotwórczych.
- Za poboczną zaletę uznano redukcję śladu węglowego.
Krótko mówiąc, technologię uznano za korzystną alternatywę wobec agregatów bazujących na paliwach kopalnych.
Choć technologia tanich magazynów energii z modułami termofotowoltaicznymi nie jest jeszcze w pełni gotowa na wielkoskalową premierę, badanie wskazuje na to, że jest ona w zasięgu. Jeśli ten koncept zyska na popularności, trafi również na rynek polski. Można się spodziewać, że to osiągnięcie techniki nie tyle zastąpi magazyny litowo-jonowe, co je uzupełni, oferując większą pojemność.
Dawid KaczmarczykDziennikarz współpracujący
