Na świecie jest pod dostatkiem energii słonecznej – największym wyzwaniem będzie jej magazynowanie

W niecałe osiem godzin na powierzchnię Ziemi dociera tyle energii słonecznej, że wystarczyłoby jej na zasilanie całego świata przez rok. Zgodnie z szacunkami Międzynarodowej Agencji Energii świat pochłonął w 2014 roku 18,3 TWy (TWy – terawatorok). W osiem godzin na powierzchnię Ziemi dociera 21 TWy energii słonecznej.

Koszty instalacji fotowoltaicznych w ostatnich latach dramatycznie spadają. Dlaczego więc nie obserwujemy na świecie masowego przechodzenia na fotowoltaikę? Jak uważają analitycy, zasadniczym problemem jest magazynowanie zebranej energii – Słońce świeci tylko przez część doby, a energia elektryczna potrzebna jest przez cały czas.

Jak dwa lata temu pokazali naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory w USA, koszty energii z PV pomiędzy 2009 a 2016 rokiem spadły o dwie trzecie. Wszystko dzięki wzrostowi popytu, szczególnie ze strony dużych instalacji. Niestety systemy magazynowania energii nie nadążają za zwiększającym się potencjałem energetycznym tego rodzaju OZE. Aby systemy solarne miały realne zastosowanie, konieczne są ogromne magazyny energii elektrycznej, takie jak zbudowany niedawno przez Teslę magazyn w Australii. Niestety systemy te obecnie opierają się głównie o baterie litowo-jonowe, a lit nie jest nieskończonym zasobem. Ponadto baterie nie są najlepszym źródłem energii w każdym przypadku, np. nie działają zbyt dobrze w niskiej temperaturze. Jeśli chcemy cały świat zasilić energią z OZE, to konieczne jest znalezienie innych technologii magazynowania energii niż akumulatory.

Istnieją oczywiście inne pomysły na magazynowanie energii. Na Uniwersytecie Alberty w USA w ramach wartego siedemdziesięciu pięciu milionów dolarów programu „Przyszłość systemów energetycznych” naukowcy próbują opracować alternatywne rozwiązania. „Dwutlenek węgla i woda są wszędzie. Wystarczy połączyć je ze światłem słonecznym, by produkować paliwo, które można magazynować” – powiedział Steve Bergens. Tego rodzaju systemy miałyby uzupełniać mniejsze magazyny oparte o baterie.

„Paliwa występują naturalnie, więc wiele osób nie traktuje ich jako magazyny energii. Jednakże, tak jak w przypadku systemów bateryjnych, możemy przechowywać energię w postaci paliwa i wykorzystywać ją, gdy jest potrzebna” – tłumaczy naukowiec. Obecnie większość paliw to wodorowęglany, takie jak gaz ziemny. Paliwa te spala się, by uwolnić z nich energię, a przy okazji generuje się dwutlenek węgla. Można przejść na wykorzystanie wodoru, aby uniknąć emisji związków węgla, ale jak zauważa Bergens, nie jest to w najbliższym czasie realistyczna możliwość.

„Spędziliśmy dekady na opracowywaniu systemów zasilanych wodorowęglanami i wydaliśmy na nie ogromne pieniądze, więc nie możemy sobie pozwolić na to, by zmienić to wszystko w jednej chwili” – powiedział Bergens. „Jednak zamiast wypuszczać dwutlenek węgla do atmosfery, możemy wyłapywać go, łączyć z wodą i przetwarzać pod wpływem energii słonecznej w paliwo do ponownego wykorzystania” – dodał. Wydaje się to łatwe, jednak zrealizowanie tego procesu nie jest tak trywialne.

Dr Mona Amiri z zespołu Bergena pracuje nad katalizatorami, które mają umożliwić opisane powyżej procesy. Badacze syntezują paliwo krok po kroku, wykorzystując do tego dedykowane, specjalne molekuły. Dzięki temu mogą analizować proces na każdym jego etapie i optymalizować wszystkie z elementów katalizy. Opłaca się to tak długo, jak te elementy składowe są tanie i łatwo dostępne.

„Większość katalizatorów, jakie znamy, oparta jest na kosztownych metalach, takich jak platyna czy iryd” – wskazuje Amiri. „Obecnie wykorzystujemy je, ale tylko by sprawdzić, czy sam proces jest możliwi do realizacji. Potrzebujemy szerzej dostępnych i tańszych katalizatorów, opartych na przykład o związki żelaza” – dodaje. Póki co niedrogie katalizatory okazują się nadal mniej wydajne i wytrzymałe niż te klasyczne.

Gdy już możliwe będzie stworzenie wydajnych systemów tego rodzaju, wszystkie elektrownie gazowe na świecie będą mogły być zasilane paliwem produkowanym ze Słońca, zamiast tym wydobywanym spod ziemi. „Nie stanie się to jutro, ale w dalszej perspektywie. Może to nam pomóc w transformacji energetycznej, w wykorzystaniu innych paliw niż węgiel” – powiedziała Bergen.

Dodaj komentarz

Zapisz się do naszego newslettera

Wysyłamy maksymalnie jedną wiadomość w tygodniu, nie spamujemy!

Czytaj więcej: