Съхранението на енергия под земята може да звучи футуристично, но концепцията не е нова. Още през 70-те години в Германия са провеждани експерименти със сгъстен въздух в солни каверни. Днес технологията отново е във фокуса на вниманието поради ключовия въпрос на енергийния преход: как да се съхранява излишната електроенергия от възобновяеми източници?

Португалски учени проучват дали дълбоки пластове от порести скали могат да служат като подземни батерии, в които енергията се съхранява като сгъстен въздух. При оптимални условия такъв резервоар може да съхранява енергия, сравнима с потреблението на средно голям град, съобщава Euronews в свой анализ.

„Един от проблемите на енергийния преход е, че имаме все по-голяма наличност на енергия от възобновяеми източници, която не може да бъде съхранявана“, казва пред Euronews Рикардо Перейра, изследовател в GeoBioTec към NOVA School of Science and Technology в Лисабон. Той допълва, че излишната електроенергия може временно да се съхранява в скали на дълбочина 500, 1000 или 2000 метра.

„Използвайки земята и скалите като вид батерия, можем да съхраняваме количества енергия, способни да захранват малки градове“, отбелязва Перейра.

Как работи подземната батерия?

Принципът е ясен: излишната електроенергия от вятърни турбини или соларни панели захранва компресори, които нагнетяват въздух под високо налягане през сондаж към пласт от порести скали. За разлика от технологиите с водород или въглероден диоксид, тук се използва само въздух, което елиминира риска от експлозия, характерен за тези газове.

Сгъстеният въздух запълва порите между зърната на скалата, които обикновено съдържат негодна за пиене солена вода. Тази вода се измества, без да се засягат водните ресурси за човешка употреба.

Въздухът остава под налягане в скалния пласт, действайки като заредена батерия.

Първата работеща квантова батерия показва потенциала на нова технология

При необходимост от енергия сгъстеният въздух се освобождава през сондажа. Разширявайки се, той задвижва турбини на повърхността и произвежда електричество без изгаряне на гориво.

Перейра е сред учените зад изследване, което анализира колко енергия може да бъде съхранявана при различни геоложки условия и на различна дълбочина. Проучването е съвместна работа на изследователи от NOVA University Lisbon и Instituto Dom Luiz към University of Lisbon и е публикувано в списанието Geoenergy.

В най-благоприятния сценарий системата може да постигне енергийна плътност до 156 kWh на кубичен метър и общ капацитет за съхранение до 1 TWh при максимална работна дълбочина от 3000 метра. Перейра отбелязва, че това е теоретичният максимум при оптимални условия. Въпреки това мащабът остава значителен.

„Говорим за симулация на един-единствен резервоар. При най-благоприятните условия този 1 TWh е много близо до потреблението на някои средно големи градове в Португалия“, казва той.

Технологията се появява в момент, когато ЕС активно търси начини за бързо увеличаване на капацитета за съхранение на енергия. Европейската комисия го определя като ключов елемент от енергийния преход. В момента Европа разполага с около 55 GW капацитет за съхранение, като целта е да достигне 200 GW до 2030 г.

Увеличеният капацитет ще помогне за намаляване на натоварването върху електропреносните мрежи, риска от прекъсвания и зависимостта от вносни изкопаеми горива. В този контекст съхранението на сгъстен въздух в порести скали може да бъде ефективно решение.

За разлика от литиево-йонните батерии, които доминират пазара, тази технология е предназначена за дългосрочно съхранение и използва широко достъпен природен ресурс.

Чистата енергия е най-силният двигател на глобалната екологична промяна

Може ли да помогне при прекъсвания на тока?

Друга важна характеристика на системата е възможността за работа при „black start“, което означава възстановяване на електрозахранването без външна помощ от мрежата. Перейра отбелязва, че сгъстеният въздух може да се използва почти незабавно, което позволява бързо включване и изключване на системата и подпомага стабилността на електропреносната мрежа.

Той смята, че тази технология може да бъде полезна при ситуации като голямото прекъсване на електрозахранването на Иберийския полуостров през 2025 г. „Това не би било магическо решение, но би помогнало за управлението на мощността в мрежата“, уточнява изследователят.

В Португалия учените вече определят райони, където технологията може да се приложи. Сред потенциалните зони са Лисабон и Алмада, които се отличават с висока концентрация на население и промишленост.

Перейра посочва, че едно от основните заключения на изследването е, че по-дълбоките резервоари в порестата скала позволяват съхранение и освобождаване на повече енергия.

Това създава възможност технологията да се използва за намаляване на зависимостта на индустриалните райони от изкопаеми горива.

Геоложкият потенциал на страната също е значителен. Първоначалните оценки посочват, че така нареченият Лузитански басейн, простиращ се приблизително от Лисабон до Авейро, разполага с широк набор от скални формации, които биха могли да служат като резервоари. Това е и един от най-индустриализираните райони на страната, със значително производство на вятърна, слънчева и водноелектрическа енергия – тоест с наличен източник на електроенергия, която може да захранва самия процес.

„Парадоксът на напредъка“: Бумът на възобновяемата енергия все още не води до реален спад на емисиите

Най-голямата пречка към момента е законодателството

Въпреки потенциала си, технологията в Португалия все още е само на концептуален етап. Перейра посочва, че реалното ѝ внедряване може да отнеме между пет и десет години поради необходимостта от геоложки проучвания, сондажи, пилотни проекти и изграждане на инфраструктура.

Той определя технологията като „изключително изгодна“ от финансова гледна точка, особено в сравнение със значително по-скъпия зелен водород. Китай вече инвестира значителни средства в подобни проекти, а Германия също разработва решения за съхранение със сгъстен въздух.

В Португалия основната пречка е регулаторна, а не икономическа.

„Доколкото ми е известно, в момента няма специфично законодателство, което да позволява реализацията на подобни проекти в Португалия“, казва Перейра.

Причината е, че подземните ресурси са държавна собственост и е необходима ясна правна рамка за тяхното използване, подобна на тази за съхранение на въглероден диоксид. Без такива регулации дори компании, готови да инвестират в проучвания и пилотни проекти, не могат да преминат към реално производство.

Перейра подчертава, че това е съществена пречка за развитието на технологията.

Въпреки това изследователят смята, че методът има сериозен потенциал както от енергийна, така и от екологична гледна точка.

При подходящи инвестиции, регулации и техническо развитие той смята, че в рамките на десет години Португалия може да разполага с работещи подземни системи за съхранение на сгъстен въздух, които ще подпомагат електрическата мрежа и ще намаляват енергийната зависимост на достъпна цена.