Wydajne akumulatory kluczem do sukcesu energetyki odnawialnej
Do skutecznej integracji odnawialnych źródeł energii z obecnymi sieciami energetycznymi konieczne jest zastosowanie akumulatorowych systemów magazynowania energii. Wynika to częściowo z niestabilnego, przerywanego charakteru odnawialnych źródeł oraz wyzwań związanych z dostosowaniem podaży do popytu. „Nadrzędnym wymogiem w obszarze magazynowania energii odnawialnej jest bezpieczeństwo, biorąc pod uwagę wielkość potrzebnych zestawów akumulatorów, a także inwestycje, które należy poczynić”, wyjaśnia Fabrice Fourgeot z francuskiej firmy SUNERGY, koordynator naukowo-techniczny projektu LOLABAT. „I choć akumulatory litowo-jonowe są użyteczne w przypadku pojazdów elektrycznych, nie stanowią optymalnego rozwiązania jako stacjonarne magazyny energii. Z tego względu pojawiło się wyraźne zapotrzebowanie na akumulatory, które pod względem składu chemicznego stanowią alternatywę dla litowo-jonowych, a przy tym są bezpieczne, mają długą żywotność i łatwo poddają się recyklingowi”.
Technologia akumulatorów niklowo-cynkowych
Głównym celem projektu LOLABAT było opracowanie nowej technologii akumulatorów niklowo-cynkowych, które cechują się długą żywotnością, niskim kosztem i optymalnym poziomem bezpieczeństwa. „W skład konsorcjum projektu weszło siedemnaście organizacji partnerskich z siedmiu różnych krajów”, dodaje Fourgeot. „Zespół zajmował się całym łańcuchem wartości akumulatorów, od etapu pozyskania surowców, przez budowę ogniw i akumulatora, aż po użytkowników końcowych i usługi recyklingu”. Specjaliści zaangażowani w projekt byli w stanie rozwiązać szereg problemów technicznych, które od dawna wiązano z niestabilnymi elektrodami cynkowymi w ogniwach wielokrotnego ładowania. Było to możliwe częściowo dzięki opracowaniu opatentowanej koncepcji elektrody. Po zakończeniu prac obejmujących budowanie i testowanie nowych zestawów akumulatorów zostały one poddane próbom w wielu różnych scenariuszach operacyjnych.
Opłacalne i bezpieczne magazyny energii
Przykłady testowego wykorzystania nowych akumulatorów obejmują magazynowanie energii w hybrydowej elektrowni wodnej oraz zarządzanie zapotrzebowaniem energetycznym inteligentnego budynku. Testom poddano również rozwiązanie magazynujące energię przeznaczone dla oddalonych obszarów wiejskich. Przeprowadzone próby wykazały zdolność nowego systemu akumulatorowego do magazynowania energii w sposób opłacalny i bezpieczny w przypadku całego wachlarza zastosowań związanych z energetyką odnawialną. „Kolejnym kluczowym elementem projektu było zapewnienie możliwości recyklingu”, podkreśla Fourgeot. „W tym celu zastosowaliśmy proces, którego ślad węglowy jest niższy o 38 % niż w przypadku tradycyjnych procesów; ponadto udało nam się osiągnąć wskaźnik recyklingu wynoszący 63 %”. Co więcej, z wyników analizy kosztów cyklu życia wynika, że akumulatory niklowo-cynkowe są bardziej opłacalne niż akumulatory litowo-jonowe czy kwasowo-ołowiowe.
Włączenie źródeł odnawialnych do sieci energetycznej
Fourgeot i jego zespół mają nadzieję, że osiągnięte rezultaty będą stanowić pierwszy krok w kierunku zbudowania rentownego sektora produkcji akumulatorów niklowo-cynkowych w Europie. Dzięki temu, że od czasu zakończenia projektu uzyskano trzy kolejne patenty, Europa ma szansę stać się z czasem liderem w dziedzinie stacjonarnych systemów magazynowania energii. „Wiemy, że stacjonarne systemy magazynowania energii mają kluczowe znaczenie dla skutecznej integracji odnawialnych źródeł z naszą siecią energetyczną”, dodaje. „Udało nam się wykazać, że te nowe systemy akumulatorowe są bezpieczne, mają wysoki wskaźnik recyklingu i mogą być wytwarzane z łatwo dostępnych surowców. Wszystko to jest korzystne z punktu widzenia zarówno środowiska, jak i tworzenia nowych miejsc pracy”. Następnym zadaniem będzie przygotowanie prototypu akumulatora do jego komercjalizacji, zwiększenie skali demonstracji i symulacja większej liczby środowisk pracy. Kolejnym niezwykle istotnym celem jest osiągnięcie wskaźnika recyklingu rzędu 80 %, co dodatkowo przyczyni się do wdrożenia modelu gospodarki o bardziej zamkniętym obiegu. „Naszym zdaniem projekt LOLABAT pozwolił na przygotowanie solidnego gruntu pod tę technologię”, mówi Fourgeot. „W nadchodzących latach będzie ona dalej rozwijana, a naszą ambicją jest rozpoczęcie masowej produkcji w 2030 roku”.
Słowa kluczowe
LOLABAT, akumulatory, odnawialna, energia, paliwa kopalne, litowo-jonowe, nikiel, cynk
