Ένας συνδυασμός αποθήκευσης μπαταριών και κυψελών καυσίμου υδρογόνου θα μπορούσε να βοηθήσει τις Ηνωμένες Πολιτείες, καθώς και πολλές άλλες χώρες, να μεταβούν σε ένα 100% καθαρό ηλεκτρικό δίκτυο με χαμηλό κόστος και αξιοπιστία, σύμφωνα με μια νέα έκθεση του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ.
Η έκθεση, που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο iScience, εξετάζει προσεκτικά το κόστος που συνεπάγεται η εξασφάλιση ενός αξιόπιστου δικτύου σε 145 χώρες. Εξετάζει τα έθνη που χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας – συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών, αιολικών, υδροηλεκτρικών και γεωθερμικών πόρων – για την τροφοδοσία των δικτύων, των μεταφορών, των κτιρίων, της βιομηχανίας, της γεωργίας, της δασοκομίας, της αλιείας και του στρατού. Οι ερευνητές εξέτασαν επιλογές αποθήκευσης ενέργειας, όπως η υδροηλεκτρική ενέργεια, οι μπαταρίες και το πράσινο υδρογόνο, το οποίο παράγεται με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Η μελέτη έδειξε ότι η μετάβαση σε καθαρή ενέργεια θα μπορούσε να επιτρέψει στις χώρες αυτές να επιτύχουν συνολική ετήσια μείωση του ενεργειακού κόστους κατά περίπου 61%.
«Το πρώτο βήμα είναι να εξηλεκτριστούν όσο το δυνατόν περισσότερο όλοι οι τομείς της ενέργειας … η αποδοτικότητα της ηλεκτρικής ενέργειας έναντι της καύσης μειώνει τη ζήτηση ενέργειας κατά 38% όταν υπολογίζεται κατά μέσο όρο σε 145 χώρες», δήλωσε στο περιοδικό pv USA ο Μαρκ Ζ. Τζέικομπσον, συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.
Το δεύτερο βήμα είναι να παρέχεται η ηλεκτρική ενέργεια μόνο με αιολικές-υδατικές-ηλιακές πηγές και αποθήκευση. Η εξάλειψη της ενέργειας για την εξόρυξη, τη μεταφορά και την επεξεργασία ορυκτών καυσίμων και ουρανίου εξοικονομεί άλλο 11,3% του συνόλου της ενέργειας παγκοσμίως, πρόσθεσε ο Τζέικομπσον. Οι βελτιώσεις της ενεργειακής απόδοσης κατά την τελική χρήση πέραν της συνήθους λειτουργίας μειώνουν τις ενεργειακές απαιτήσεις κατά άλλο 6,6% και η προβλεπόμενη μείωση του κόστους ανά μονάδα ενέργειας κατά περίπου 9% οδηγεί σε συνολική ετήσια εξοικονόμηση κόστους για μια χώρα της τάξης του 61%.
Η μελέτη θα βοηθήσει τους σχεδιαστές συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας να δημιουργήσουν ένα πιο αποδοτικό και οικονομικά αποδοτικό μελλοντικό ενεργειακό σύστημα που θα βασίζεται σε καθαρή, ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, δήλωσε ο Τζέικομπσον.
«Τα αποτελέσματα παρέχουν στις χώρες συγκεκριμένα στοιχεία και την πεποίθηση ότι τα 100% καθαρά, ανανεώσιμα δίκτυα όχι μόνο μειώνουν το κόστος αλλά είναι εξίσου αξιόπιστα με το σημερινό σύστημα δικτύου», πρόσθεσε.
Η μελέτη χρησιμοποιεί τρία είδη υπολογιστικής μοντελοποίησης:
- ένα τρισδιάστατο παγκόσμιο μοντέλο καιρού-κλίματος-αεροπορικής ρύπανσης,
- ένα μοντέλο υπολογιστικού φύλλου,
- ένα μοντέλο που αντιστοιχίζει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, θερμότητας, ψύχους και υδρογόνου με την προσφορά, την αποθήκευση και την ανταπόκριση στη ζήτηση υποθέτοντας τέλεια διασύνδεση του δικτύου
Διαπίστωσε ότι ενώ η υπάρχουσα υδροηλεκτρική ενέργεια και οι μπαταρίες μπορούν να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία του δικτύου, η προσθήκη πράσινου υδρογόνου στο σύστημα μπορεί να μειώσει το ενεργειακό κόστος σε ορισμένες περιοχές, αν και ένας συνδυασμός υδροηλεκτρικής ενέργειας και πράσινου υδρογόνου χωρίς μπαταρίες είναι πάντα πιο ακριβός από έναν συνδυασμό των τριών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κάθε περιοχή με ένα δίκτυο με υψηλή περιεκτικότητα σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα χρειάζεται βραχυπρόθεσμες εκρήξεις ενέργειας, όπως αυτή που παρέχεται από την υδροηλεκτρική ενέργεια ή τις μπαταρίες, αλλά δεν χρειάζεται απαραίτητα κάθε περιοχή τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας που παρέχει το υδρογόνο.
Η πράσινη αποθήκευση υδρογόνου μπορεί να απορροφήσει την πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια όταν υπάρχει υπερβολική αιολική ή ηλιακή ενέργεια στο δίκτυο και στη συνέχεια να παρέχει αποθήκευση σε κλίμακες ωρών έως λίγων ημερών, όταν η αιολική και η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμες και η υδροηλεκτρική ενέργεια και οι μπαταρίες έχουν εξαντληθεί, δήλωσε ο Jacobson.
Αλλά η τεχνολογία εξακολουθεί να αντιμετωπίζει προκλήσεις. Όπως κάθε τύπος αποθήκευσης, το αρχικό κόστος είναι πάντα ένα ζήτημα, αν και τα οφέλη από το κόστος είναι μεγάλα σε σύγκριση, είπε. Οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής μπορούν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων εστιάζοντας τη χρηματοδότηση σε λύσεις όπως η αποθήκευση μπαταριών και το πράσινο υδρογόνο, αντί για τη δέσμευση άνθρακα, την άμεση δέσμευση αέρα, το μπλε υδρογόνο, τα ηλεκτροκαύσιμα που δεν είναι υδρογόνα, τους μικρούς πυρηνικούς αντιδραστήρες και τη βιοενέργεια, δήλωσε ο Τζέικομπσον.
