GLOBEnergia: Windgas

ENERGETYKA WIATROWA
Windgas
recepta na magazynowanie energii elektrycznej?
Istnieje potwierdzona teoria, że elektrownie wiatrowe mogą być budowane tak długo, dopóki istnieje zapas mocy w elektrowniach konwencjonalnych i atomowych. Zapas ten może być uruchomiony w momencie zatrzymania się elektrowni wiatrowych do pokrycia spadku ilości produkowanej energii. Są nawet analizy mówiące, że udział energii z wiatru w systemie nie
może przekroczyć 30 procent.
28
5/2012
ENERGETYKA WIATROWA
Schemat obiegu gazu z wiatru i energii elektrycznej
Istotnie system energetyczny w wielkim
skrócie musi sprostać wielkiemu wyzwaniu,
które nazywa się bilansowaniem systemu
energetycznego. Polega to na dostosowaniu
ilości produkowanej energii elektrycznej do
chwilowego zapotrzebowania na tę energię.
Kiedy zużycie energii wzrasta, należy odpowiednio podnieść ilość produkowanej energii. Kiedy spada, należy poziom ten obniżyć.
Energii elektrycznej nie da się magazynować.
Są rozwiązania, takie jak elektrownie szczytowo-pompowe, które potrafią zagospodarować energię, kiedy jej nie potrzebujemy,
i oddać, kiedy będzie taka potrzeba, ale są to
rozwiązania posiadające istotne ograniczenia. Małe ilości energii można zmagazynować w samej sieci. Dzisiaj, kiedy udział energii
elektrycznej pochodzącej z wiatru wynosi
w Polsce kilka procent, problem bilansowania
tej energii nie jest jeszcze tak uciążliwy. Warto
już dzisiaj zacząć się zastanawiać nad tym, jak
do tego problemu się przygotować. Kraje, takie jak Niemcy, Hiszpania czy Dania już dawno przekroczyły poziomy, które można uznać
za graniczne, jeśli chodzi o udział energii elektrycznej z wiatru w systemie energetycznym.
Co zatem zrobić? Jak zagospodarować energię elektryczną z wiatru, kiedy jej nie potrzebujemy i kiedy mamy jej w nadmiarze? Jeśli
wyjdziemy z założenia, że energii elektrycznej
na dużą skalę nie da się magazynować, to nie
ruszymy z miejsca. Przypomnę jednak, że kiedyś wiedzieliśmy, że nic cięższego od powietrza nie może latać… Kiedy poziom energii
z wiatru w systemie energetycznym w niektórych landach w Niemczech zbliżył się lub przekroczył poziom postrzegany jako ostrzegawczy, operatorzy systemów energetycznych
stanęli przed potężnym wyzwaniem, co dalej.
Dodatkowo Niemcy, podejmując decyzję
o stopniowej likwidacji elektrowni atomo-
wych, zadanie bilansowania uczynili jeszcze
trudniejszym. Należało działać zdecydowanie. Nie było tu jednak przypadku. Uczelnie
wyższe, instytuty zajmujące się energetyką,
koncerny energetyczne i firmy z branży wiatrowej od kilku lat zajmowały się tym problemem. Zainwestowano ogromne środki
finansowe. Wykorzystano unijne programy finansowe przeznaczone na innowacje i ochronę środowiska i środki prywatne. Stworzono
układ, który jest nie tylko wykonalny ze strony technicznej, ale także opłacalny. Zasada
działania układu jest dość prosta, choć wykonanie samego układu i jego komponenty do
najłatwiejszych już nie należą. Układ zbudowany jest z kilkumegawatowych elektrowni
wiatrowych, serca układu, czyli elektrolizera,
sieci gazowej oraz opcjonalnie agregatów
prądotwórczych na paliwo gazowe u odbiorców końcowych. Powstało kilka układów
doświadczalnych i demonstracyjnych, różniących się od siebie szczegółami, mocą i zakresem rozbudowy. Część z nich połączona jest
ze stacjami tankowania wodoru. Jednak ich
zasada działania jest zawsze podobna.
W układzie energia elektryczna wytworzona w elektrowniach wiatrowych trafia
do tradycyjnej sieci energetycznej. W momencie spadku zużycia energii nadwyżki
energii elektrycznej z wiatru trafiają do elektrolizera, który w procesie elektrolizy rozbija
cząsteczki wody na tlen i wodór. Tlen trafia
do atmosfery lub wykorzystywany jest do
innych celów. Dla nas ważniejszy jest w tym
momencie wodór. Na tym etapie możemy
wykorzystać go na kilka sposobów. Można
tankować go do samochodów na wodór,
których jest w Europie coraz więcej. Większość wodoru trafi jednak do sieci gazowej,
gdzie będzie mieszał się w określonych proporcjach z gazem ziemnym. W odpowied-
nich proporcjach zmieszany wodór trafia do
odbiorców. Tam w tradycyjny sposób jest
zużywany do produkcji ciepła, ciepłej wody
lub gotowania. Dużo wydajniejszy jest jednak system generatorów prądu na paliwo
gazowe. Urządzenie takie można wypożyczyć lub kupić od operatora systemu. W ten
sposób nadwyżki prądu, których system
energetyczny nie był w stanie przyjąć, zamieniany jest na gaz i ponownie na prąd.
Liberalizacja rynku energetycznego
w Europie i na świecie powoduje, że prawnie i technicznie eksploatacja systemu jest
coraz łatwiejsza. Autorzy projektu szacują,
że system może zmagazynować duże ilości
energii z wiatru. Coraz mniejszą przeszkodą
jest też brak sieci gazowej w okolicy wiatraków, ponieważ możliwe jest podłączenie
elektrolizera w pobliżu sieci oraz współpraca z biogazowniami. Obecnie na rynku niemieckim działa kilku regionalnych, małych
operatorów, którzy oferują sprzedaż energii
gazowej z wiatru „Windgasu”. Jest to w pełni zielona energia, która dodatkowo daje się
w pełni kontrolować i bilansować.
Nie ma dzisiaj ucieczki od OZE. To nie jest
kwestia mody czy przepisów prawa. Stoimy
przed bardzo realną perspektywą braku paliw kopalnych. Nie mamy innego wyjścia, jak
pogodzić się z tym, że za kilkadziesiąt, może
nawet kilkanaście lat cała energia będzie pochodzić z odnawialnych źródeł energii. Mamy
już dzisiaj wszystkie narzędzia i technologie
potrzebne do tego. Windgas staje się receptą
na magazynowanie energii elektrycznej. Nie
jest to pewnie jedyna technologia, którą jeszcze przez jakiś czas będziemy rozwijać, ale
jest to już wyraźny krok naprzód.
Piotr Rudyszyn
w4e Centrum Energii Wiatrowej
5/2012
29