Magazyny energii na sprężone powietrze. Czy mogą powstać w zamkniętych kopalniach?

Czy nieczynne kopalnie można wykorzystać jako magazyny energii? Na razie Brytyjczycy badają możliwość wykorzystania do tych celów podziemnych zbiorników wodnych. Technologia mogłaby zmagazynować 77-96 TWh przez maksymalnie dwa miesiące w podmorskich zbiornikach u wybrzeży brytyjskich. Trudno jednak ocenić koszty takich inwestycji.

Badania podmorskich magazynów sprężonego powietrza prowadzi University of Edinburgh. Według nich zbiorniki wodonośne pod wodami brytyjskimi mogą pomieścić 77-96 TWh sprężonego powietrza zasilanego energią odnawialną w dwumiesięcznych okresach wymaganych do sezonowego magazynowania energii. 

Pomysł na taki magazyn wydaje się prosty. Do podziemnego, częściowo pustego zbiornika wtłacza się powietrze pod ciśnieniem, a następnie odzyskuje się energię, napędzając turbiny. Technologia nie jest też nowa. Sam pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do napędzania narzędzi pochodzi jeszcze z XIX wieku. Jednak pierwsze przemysłowe wykorzystanie podziemnych magazynów to dopiero lata 70. XX wieku. Dwa magazyny w kawernach solnych na głębokości 700 metrów pod ziemią uruchomiła wtedy elektrownia Huntorf koło Oldenburga w Dolnej Saksonii. Działały nieprzerwanie przez 35 lat w oparciu o połączenie sprężonego powietrza z pracą turbin metanowych, które pozwalały na wygenerowanie 290 MW energii przez 3 godziny dziennie, dla pokrycia zapotrzebowania w lokalnym szczycie energetycznym.

Według naukowców z Edynburga inwestycja w wysokości 16–59 mln USD w 63 300–8 800 odwiertów, przez które można tłoczyć powietrze, mogłaby osiągnąć sprawność magazynowania na poziomie 54–59 proc, a koszt energii elektrycznej wyniósłby 0,42–4,71 dolarów za kWh. 

Zróżnicowanie ocent kosztów energii jest ogromne, ale naukowcy ze Szkocji twierdzą, że rozwiązanie jest opłacalne ekonomicznie. 

Konwencjonalne magazynowanie energii z użyciem sprężonego powietrza wykorzystuje nadwyżkę energii do sprężenia powietrza w podziemnych zbiornikach. Sprężone powietrze wytwarza ciepło, które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej za pomocą turbiny gazowej. Turbiny gazowe stosowane w tym rozwiązaniu zwykle wytwarzają około 228 g CO2 na każdą wytworzoną kilowatogodzinę. Dla porównania urządzenia wykorzystywane w elektrowniach gazowych wytwarzają do 388 g CO2 na każdą kWh.

Julien Mouli Castillo z edynburskiego zespołu naukowego zwraca uwagę na łamach PV-Magazine, że technologia opracowana w Szkocji nie ma do tej pory żadnego porównywalnego przykładu na świecie, choć w latach 70. próbowano przeprowadzać podobne testy w Stanach Zjednoczonych. 

Zespół z Edynburga zasugerował, że morski magazyn sprężonego powietrza może być wykorzystywany w krajach, w których odnawialne źródła energii dostarczają ponad 80 proc. energii elektrycznej lub w krajach o ograniczonej powierzchni lądu i niewielkich zasobach wody. Takim przykładem mogłyby być choćby Malta i Sycylia.

Z podmorskich i podziemnych magazynów energii mogłyby również skorzystać regiony gęsto zaludnione, z wysokim popytem na energię elektryczną. Choć w tym przypadku należałoby uruchomić specjalne procedury nadzoru i konmtroli. Powtarzające się zmiany ciśnienia w podziemnych obiektach mogłyby prowadzić do wstrząsów, a nawet do powstawania zapadlisk. Przy tworzeniu takiego magazynu niezbędne byłyby badania geologiczne sprawdzające integralność skał otaczających taki magazyn. 

To nie jedyne ryzyko. Zespół z Edynburga zwraca uwagę, że konieczne będą dalsze badania wpływu technologii na środowisko, ponieważ ciepło wytwarzane przez sprężanie powietrza może powodować śmierć organizmów w podziemnych magazynach. Na razie najbezpieczniejsze i potwierdzone, choćby w przypadku dolnosaksońskiej elektrowni wydaje się wykorzystanie naturalnych kawern solnych. Wytrącająca się sól uszczelnia w naturalny sposób zbiornik i odwiert. Solna atmosfera nie sprzyja również utrzymywaniu się życia. Z drugiej strony dalszych badań wymaga wpływ sprężonego powietrza na skały i otoczenie na powierzchni. 

Podziemne magazyny sprężonego powietrza choćby w dawnych wyrobiskach kopalnianych to obiecująca perspektywa, ale nadal jedynie perspektywa.