Lepiej wyłączyć czy podłączyć?

Zespół profesora Barnhardta z Uniwersytetu Stanforda policzył, jaki jest całkowity koszt energetyczny stworzenia systemu przechowywania energii produkowanej w elektrowniach wiatrowych i słonecznych. Odkryliśmy, że gdy weźmie się pod uwagę koszty energetyczne, sensowne jest tworzenie rozbudowanych systemów przechowywania energii ze słońca, ale nie energii wiatrowej - mówi uczony.

System energetyczny, aby był efektywny, musi dostarczać energię zawsze, gdy jest potrzebna. Warunek ten można spełnić za pomocą paliw kopalnych, ale energetyka wiatrowa i słoneczna nie dostarczają energii na życzenie. Wiatr może przecież wiać w nocy, gdy zapotrzebowanie na energię jest niewielkie. Stąd też konieczność przechowywania nadmiarowej energii i uwalniania jej, gdy rośnie zapotrzebowanie.

W swoich poprzednich badaniach uczeni obliczyli energetyczne koszty budowy i utrzymania rozległych systemów przechowywania energii opartych na różnych rodzajach akumulatorów oraz porównali je z elektrowniami szczytowo-pompowymi. Badania te opisywaliśmy w marcu.

Na potrzeby obecnego studium uczeni oszacowali energetyczny koszt budowy elektrowni wiatrowych i słonecznych od momentu wydobycia surowców po zainstalowanie gotowych urządzeń. Zarówno turbiny wiatrowe jak i urządzenia fotowoltaiczne dostarczają więcej energii niż trzeba do ich stworzenia i utrzymania. Jednak nasze wyliczenia pokazały, że całkowity koszt energetyczny turbin wiatrowych jest znacznie mniejszy niż konwencjonalnych paneli słonecznych, które wymagają użycia olbrzymich ilości energii podczas przetwarzania krzemu i innych materiałów - mówi współautor badań Michael Dale.

Naukowcy przyjrzeli się następnie energetycznym kosztom wyłączania elektrowni wiatrowych i słonecznych. Chcieli w ten sposób odpowiedzieć na pytanie, czy lepiej elektrownie wyłączać czy też wyposażyć w systemy przechowywania energii. Wyłączanie odnawialnych źródeł energii wydaje się marnostrawstwem. Jednak operatorzy sieci niejednokrotnie wyłączają turbiny, by uniknąć nagłych wzrostów ilości energii trafiającej do sieci, co mogłoby doprowadzić do ich przeciążenia i awarii. Częstotliwość wyłączania urządzeń będzie prawdopdoobnie rosła, gdyż w USA rośnie zainteresowanie energią odnawialną - wyjaśnia Barnhart.

Uczony wraz z zespołem sprawdzał zwrot z inwestycji w elektrownię wiatrową i słoneczną wyposażone bądź nie w akumulatory. Energetyczny koszt budowy elektrowni słonecznej jest podobny do kosztu budowy akumulatorów. Zatem podłączenie akumulatorów do elektrowni słonecznej jest opłacalne. Inaczej ma się sprawa z elektrowniami wiatrowymi, w przypadku których energetyczny koszt budowy i utrzymania jest znacznie niższy niż akumulatorów. W tym przypadku, stwierdzili uczeni, nie ma sensu wyposażać jej w akumulatory. Lepiej jest ją wyłączać. Po wyłączeniu spadek zwrotu z inwestycji wynosi bowiem 10%. Natomiast po wyposażeniu elektrowni w akumulatory spadek ten waha się od 20% w przypadku akumulatorów litowo-jonowych po ponad 50% dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Energetyczny koszt wyłączenia jakiegoś zasobu powinien być co najmniej równy energetycznemu kosztowi przechowywania energii. Warunek ten jest spełniony w przypadku elektrowni słonecznych. Jednak w elektrowniach wiatrowych koszt wyłączenia jest znacznie niższy od kosztu użycia akumulatorów. Zatem z punktu widzenia zużycia energii lepiej jest wyłączyć turbinę niż produkować akumulatory do przechowywania dostarczanej przez nią energii - mówi Dale. Nie kupuje się sejfu za 100 dolarów, by przechowywać w nim zegarek warty 10 USD. Nie ma więc sensu produkować drogich energetycznie akumulatorów by przechowywać tanią energię wiatrową - dodaje.

elektrownia słoneczna elektrownia wiatrowa akumulator koszt energetyczny