W 2017 r. Elon Musk założył się z władzami stanu South Australia, że w 100 dni jego firma Tesla dostarczy magazyn energii z akumulatorami o łącznej mocy 100 MW i pojemności 130 MWh, wart 50 mln dolarów. Jeśli nie dotrzymałby terminu, cała instalacja miała zostać dostarczona za darmo. Musk zakład wygrał i zajęło mu to zaledwie 63 dni.

Australijski magazyn sprawdza się w praktyce, a oszczędności związane z jego wykorzystaniem już w pierwszym roku funkcjonowania oszacowane zostały na 40 mln dolarów. To największa na świecie instalacja tego typu. Tesla traktuje dziś magazyny energii jako kolejną gałąź biznesu, która może przynieść firmie większe dochody niż produkcja samochodów.

Akumulatory pozwalają szybko uwolnić zgromadzoną energię, ale są drogie

Magazyny bateryjne są drogie w budowie. Mają jednak niebagatelną zaletę w postaci czasu reakcji na spadek napięcia lub zmianę częstotliwości prądu. Najszybsze pod względem czasu reakcji elektrownie wodne potrzebują kilkuset sekund na rozruch. Magazyn bateryjny można uruchomić w ciągu ułamka sekundy.

Są jak wielkie powerbanki czy zasilacze awaryjne (UPS) podłączone do systemu elektroenergetycznego. Szacuje się, że co roku moc takich bateryjnych magazynów rośnie o 70 proc. Polska Izba Magazynowania Energii i Elektromobilności (PIME) informuje, że w Polsce jest już ok. 50 MW mocy zainstalowanej w magazynach energii elektrycznej wykorzystującej akumulatory.

Ciekawą koncepcją jest wykorzystanie samochodów elektrycznych jako narzędzi do stabilizowania pracy sieci energetycznej. Auta takie mają potężne akumulatory, a stacje ładowania mają ogromną moc. Teoretycznie więc można wykorzystać je jako lokalne stabilizatory napięcia w sieci. Inteligentne ładowarki mogą komunikować się z samochodem tak, by dobierać tempo ładowania w zależności od dostępności energii w sieci.

To bardzo ważne w dobie popularyzacji przydomowych instalacji fotowoltaicznych. Nadprodukcja energii w pogodne dni może zakłócać działanie sieci energetycznych. W zamyśle właściciele aut elektrycznych dzięki temu nie tylko będą mieli prąd za darmo, ale nawet będą mogli zarabiać, udostępniając akumulator swojego samochodu.

Wodór może magazynować energię wykorzystywaną w ogniwach paliwowych

Energię ze źródeł odnawialnych można też wykorzystać do pozyskiwania wodoru. Służy do tego reakcja elektrolizy, czyli rozkładu wody za pomocą elektryczności. Odzyskanie energii sprowadza się do spalenia wodoru albo do mniej gwałtownego połączenia go z tlenem w ogniwie paliwowym.

Sam proces nie jest bardzo efektywny. 30–35 proc. energii potrzebnej do elektrolizy ucieka w postaci ciepła, zaś ponowne przetworzenie wodoru na prąd pozwala odzyskać między 50 a 60 proc. energii włożonej w elektrolizę.

Zaletą jest to, że wodór można przechowywać. Zmagazynowanie 100 GWh energii w tej formie wymaga zbiornika objętości 500 tys. metrów sześciennych. Wbrew pozorom to niedużo. Polska przechowuje rezerwę gazu ziemnego w magazynach łącznej objętości 3 mld metrów sześciennych.

Oczywiście nie wszystkie istniejące dziś zbiorniki nadają się do przechowywania wodoru, ale nawet jeśli jesteśmy w stanie wykorzystać tylko część z nich, to pozwoliłoby myśleć o bilansowaniu produkcji energii między porami roku. Wodór w niedalekiej przyszłości może być także źródłem energii dla samochodów napędzanych ogniwami paliwowymi.

Innym pomysłem jest łączenie wodoru z dwutlenkiem węgla czerpanym z atmosfery, co w efekcie daje metan, czyli podstawowy składnik gazu ziemnego. Tu też efektywność jest dość niska – z takiego gazu można odzyskać ledwie 40 proc. włożonej energii – ale może się to zmienić. Naukowcy uważają, że wydajność procesu można zwiększyć do 70 proc. Metan można z łatwością przesyłać, magazynować i wykorzystywać np. w domowych piecach czy elektrowniach gazowych.

Ekologicznym magazynem energii może być także amoniak

Wadą tego rozwiązania jest fakt, że przy spalaniu metanu uwalnia się do atmosfery dwutlenek węgla. Rozwiązaniem jest produkcja amoniaku zamiast metanu. Ten związek chemiczny można łatwo magazynować, a po spaleniu uzyskujemy oprócz energii tylko azot, wodę i śladowe ilości tlenków azotu. Z 60 tys. metrów sześciennych amoniaku (to bańka średnicy 70 m ) można wyprodukować 200 GWh prądu. Czyli tyle, ile przez rok zużywa 20 tys. domów.

Sam amoniak jest cennym surowcem do wytwarzania nawozów sztucznych. Normalnie produkuje się go z gazu ziemnego i azotu z atmosfery, a ubocznym produktem jest dwutlenek węgla. Produkcja amoniaku w elektrowniach zasilanych energią słoneczną zapewnia ograniczenie zużycia gazu ziemnego przez przemysł chemiczny.

Sam amoniak jest wprawdzie trujący, więc trzeba na niego bardzo uważać, ale przechowywanie w porównaniu z wodorem jest bardzo proste. W stanie ciekłym można trzymać go w podobnych zbiornikach jak gaz LPG.

W instalacje do przechowywania energii bazujące na tej technologii inwestuje wiele firm. Siemens wybudował we współpracy z rządem brytyjskim i Uniwersytetem Oksfordzkim instalację testową produkującą amoniak z wykorzystaniem „zielonego prądu”.

W Polsce z kolei Anwil, wielki producent nawozów sztucznych należący do grupy Orlen, zastanawia się nad przestawieniem produkcji amoniaku na ekologiczny wariant. Takie inwestycje dają nadzieję na to, że poradzimy sobie z transformacją energetyczną i zatrzymamy niszczenie klimatu.