Jak zamienić letnie upały w ciepło na zimę
Ogrzewanie i chłodzenie odpowiadają za około 40% całkowitego zużycia energii w Europie, co czyni je jednymi z najtrudniejszych wyzwań w przejściu na neutralność klimatyczną. Chociaż nastąpił szybki rozwój odnawialnej energii elektrycznej, zastąpienie paliw kopalnych w sieciach grzewczych i chłodniczych okazało się znacznie trudniejsze. Finansowany ze środków UE projekt RESTORE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stawia czoła temu wyzwaniu, opracowując sposób na sezonowe magazynowanie energii odnawialnej — przechwytywanie nadmiaru energii, gdy jest jej pod dostatkiem, i uwalnianie jej miesiące później, gdy zapotrzebowanie osiąga szczyt. Celem jest udostępnienie czystego ogrzewania nawet zimą, kiedy produkcja energii odnawialnej jest niższa, ale zapotrzebowanie na nią jest najwyższe. „Energia wykorzystywana do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń jest znaczącą częścią ogólnego zapotrzebowania na energię ludzkości” — powiedział dr Fritz Zaversky z hiszpańskiego Krajowego Centrum Energii Odnawialnej (CENER)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które koordynuje badania. „Aby możliwy był zrównoważony system energetyczny, energia odnawialna musi być również wykorzystywana do ogrzewania i chłodzenia”.
Dlaczego ogrzewanie pozostaje w tyle za elektrycznością
Postępy w dziedzinie ogrzewania odnawialnego są spowalniane przez koszty i złożoność. Kotły gazowe pozostają tanie, znane i łatwe w instalacji, przez co trudno alternatywnym rozwiązaniom z nimi konkurować. Chociaż elektryfikacja i pompy ciepła stają się coraz bardziej powszechne, takie rozwiązanie są zależne od dostaw czystej energii elektrycznej i silnej infrastruktury sieciowej, która nie zawsze jest dostępna wszędzie i przez cały czas. Projekt RESTORE zajmuje się tą luką, koncentrując się na systemach ciepłowniczych i chłodzenia(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (DHC), które obsługują całe dzielnice lub miasta. Główna idea jest zwodniczo prosta: magazynować energię odnawialną latem i wykorzystywać ją zimą. Jak mówi Zaversky: „Gdybyśmy byli w stanie magazynować nadmiar energii słonecznej w miesiącach letnich w wydajny i opłacalny sposób, nie musielibyśmy spalać gazu ziemnego zimą”.
Dwie technologie, jeden zintegrowany system
Aby umożliwić sezonowe przechowywanie danych, projekt RESTORE łączy w sobie dwie zaawansowane technologie. Pierwszą nich jest termochemiczne magazynowanie energii(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (TCES), które polega na magazynowaniu ciepła za pomocą odwracalnych reakcji chemicznych. Pozwala to na przechowywanie energii przez długi czas przy minimalnych stratach. „Odwracalna reakcja endotermiczna magazynuje energię cieplną bez strat przez długi okres czasu” — wyjaśnia Zaversky. Gdy potrzebne jest ciepło, przeprowadzana jest reakcja odwrotna, która uwalnia energię do sieci ciepłowniczej. Druga technologia łączy magazynowanie ciepła z systemem elektroenergetycznym. Odwracalna pompa ciepła może wykorzystywać nadwyżkę odnawialnej energii elektrycznej do ulepszenia niskotemperaturowego ciepła odpadowego, na przykład z przemysłu, zwiększając temperaturę tak, aby nadawała się do magazynowania. Gdy potrzebna jest energia elektryczna, system może działać w trybie odwrotnym, wykorzystując organiczny cykl Rankine'a (ORC)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) do przekształcenia zmagazynowanego ciepło z powrotem w energię elektryczną, która zostanie przesłana do sieci.
Korzyści dla miast i systemów energetycznych
Ta elastyczność może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłych systemów energetycznych zdominowanych przez odnawialne źródła energii, w których zarówno ciepło, jak i energia elektryczna muszą być starannie zrównoważone. „Efektywne magazynowanie energii elektrycznej ma kluczowe znaczenie dla zagwarantowania stabilności sieci energetycznej” — zauważa Zaversky. W praktyce dojrzały system typu RESTORE mógłby zaoferować miastom niższe koszty ogrzewania, niemal zerową emisję i większą niezależność energetyczną. „Prawidłowo zaprojektowany i opłacalny sezonowy system magazynowania energii może obniżyć koszty ogrzewania, wyeliminować emisje i zapewnić niezależność od konwencjonalnych źródeł energii” — podkreśla. Chociaż technologia ta jest wciąż na wczesnym etapie, ma istotny potencjał długoterminowy. Jak mówi Zaversky: „Moglibyśmy zapewnić czyste, neutralne pod względem emisji CO2 ogrzewanie dla całych dzielnic, z rozwiązaniami, które mogłyby być powielane w całej Europie i poza nią”. Dzięki dalszemu zwiększaniu skali i demonstracji w świecie rzeczywistym, projekt RESTORE może stać się jedną z podstawowych technologii, która pomoże Europie magazynować dzisiejszą energię odnawialną na jutrzejsze potrzeby grzewcze.
