Energię elektryczną można magazynować na dnie morza

Podstawowym problemem energetyki wiatrowej, w ogóle energetyki opartej na źródłach odnawialnych, jest magazynowanie energii. Jest to szczególnie dotkliwe i widoczne w przypadku najbardziej rozwijanych farm wiatrowych. W zasadzie wiatr nigdy nie wieje ze stałą prędkością, z reguły jest albo za silny, i turbiny mogłyby ulec przeciążeniu, albo za słaby, lub masy powietrza nie poruszają się wcale. Poza tym, zużycie energii bardzo różni się między dniem i nocą.

Systemy magazynowania, będące w stanie zgromadzić duże ilości okresowego nadmiaru energii – elektrownie pompowo-szczytowe, wymagają zagospodarowania dużych powierzchni i znacznych różnic wysokości terenu. Dlatego niemieccy naukowcy i inżynierowie pracują nad systemem magazynowania energii w głębinach i oddawania jej nadmiaru w razie potrzeby. Taką technologię rozwijają inżynierowie z Fraunhofrer Institut fur Windenergie und Energiesystemtechnik w Kassel. Projekt nosi nazwę StEnSea – Storing Energy at Sea. Dziesięcioosobowym zespołem kieruje fizyk dr Jochen Bard.

Podstawowym elementem systemu Storing Energy at Sea są olbrzymie betonowe kule, puste w środku, każda średnicy 30 m. Ich ściany mają grubość 3 m, aby wytrzymać ogromne ciśnienie, jakie panuje na głębokości 700 m – bo właśnie na takiej głębokości planowane jest ich umieszczenie. Nie trzeba będzie ich kotwiczyć, będą tkwiły nieruchomo na dnie utrzymywane w stałym położeniu ogromnym ciśnieniem wody.

Zgodnie z prawami fizyki działają na podobnej zasadzie jak lądowe elektrownie szczytowo-pompowe wykorzystujące energię przepływu wody.

Różnica polega na zastąpieniu ogromnych zbiorników retencyjnych, niezbędnych w lądowych elektrowniach szczytowo-pompowych, pustymi betonowymi kulami, nieformalnie nazywanymi przez techników „jajami morskimi", służą one do okresowego przechowywania wody.

Eksperyment w skali 1 do 10, z kulami średnicy 3 m, rozpoczął się w listopadzie 2016 w Jeziorze Bodeńskim, na głębokości 100 m (maksymalna głębokość tego akwenu wynosi 254 m). Eksperyment potrwa miesiąc.

Ale pionierski system w skali 1 do 1, który będzie testowany na Morzu Północnym, obejmie 200 kul. Każda z nich będzie zasilała jedną, swoją turbinę. o mocy 20 MW. W sumie, jak szacują technicy, 200 kul w ciągu kilku godzin będzie w stanie wygenerować 4 GW. W razie zwiększonego zapotrzebowania na energię elektryczną kule będą otwierane, woda opadająca w dół, do otwartych kul, będzie poruszać turbiny, te wytworzą energię elektryczną oddawaną kablem do ogólnokrajowej sieci.

Natomiast gdy wahadło znajdzie się w skrajnie przeciwnym położeniu i wystąpi nadmiar energii, zostanie ona użyta do opróżnienia kul, wypompowania z nich wody i przygotowania do kolejnej fazy głodu energetycznego.

„Morskie jaja" będą mogły współpracować z farmami wiatrowymi, elektrowniami solarnymi, pływowymi.

– Pracując nad projektem Storing Energy at Sea, mamy świadomość, że może on być użyteczny jedynie we współpracy z innymi krajami. Niemiecka część Morza Północnego, w której pracują już tysiące wiatraków energetycznych, nie jest wystarczająco głęboka, aby lokalizować w niej kule. Średnia głębokość Morza Północnego wynosi tylko 90 metrów, ale istnieje w nim duża głębia, rów ponad 700 metrów koło wybrzeży Norwegii.

Kule muszą tkwić na dnie w takim miejscu, aby nie były narażone na falowanie, uszkodzenia sieciami rybackimi, pracami przy układaniu i konserwacji kabli podmorskich i rurociągów – wyjaśnia dr Jochen Bard.