Vědci ze Stanfordské univerzity vytvořili model pro posouzení, jak velká kapacita pro skladování stlačeného vzduchu by mohla být potřebná pro hlubokou dekarbonizaci energetických systémů. A zároveň kompenzovat proměnlivost větrných a solárních energetických systémů. Aplikovali model na

Vědci ze Stanfordské univerzity vytvořili model pro posouzení, jak velká kapacita pro skladování stlačeného vzduchu by mohla být potřebná pro hlubokou dekarbonizaci energetických systémů. A zároveň kompenzovat proměnlivost větrných a solárních energetických systémů. Aplikovali model na kalifornský energetický systém a zjistili, že stlačený vzduch by mohl být velmi konkurenceschopný na bázi dolarů (korun) za kilowatthodinu.

Výzkumná skupina vedená Stanfordskou univerzitou vyvinula nový model pro výpočet nejlevnějšího způsobu kombinace skladování energie stlačeného vzduchu (CAES). A to v energetických systémech s velkým podílem obnovitelné energie.

„CAES může být v budoucnu vhodný pro jakýkoli energetický systém, jako je obnovitelná energie a plynová/uhelná turbína. Ale i palivové články a další systémy,“ řekla výzkumnice Sarah Ashfaq. „Obvykle se považuje za nejlepší pro střední až velké energetické systémy. Dostupnost vhodných geografických prvků pro vytváření a umístění podzemních skladovacích jeskyní je stále považována za omezení rychlosti přijetí CAES jako technologie hromadného skladování energie."

Akademici uvedli, že jejich nový model posuzuje, jak velká kapacita CAES se může stát potřebná pro hlubokou dekarbonizaci energetických systémů. Přičemž kompenzuje variabilitu větrných a solárních energetických systémů. Svá zjištění prezentovali v „Analýze s nejnižšími náklady hromadného skladování energie pro hluboce dekarbonizovaný energetický systém se zvýšeným podílem obnovitelné energie“. Ta se nedávno publikovala v Electric Power Systems Research.

Skladování energie stlačeného vzduchu (CAES)

Použili Kalifornii jako případovou studii s různými úrovněmi pronikání obnovitelné energie. Použili poptávkové vstupy z datového portálu US-Energy Information Administration (EIA). A taky data pro výrobu větrné a solární energie z retrospektivní analýzy NASA Modern-Era pro výzkum a aplikace, verze 2 (MERRA – 2).

„Shromážděná data se aktualizovala o požadované kapacitní faktory a počet let,“ uvedli. ,,Každá technologie se reprezentuje fixními a variabilními náklady."

Výzkumný tým nezvažoval omezení zdrojů energie na základě společenských komplikací, jako je technologická akceptace nebo místní preference. Vypočítali úroveň nákladů na elektřinu (LCOE) v každém hodinovém časovém kroku na základě dostupnosti výrobní kapacity, větrných a solárních zdrojů. Dále skladovacích zdrojů a poptávky.

Studie zvažuje čtyři scénáře. Představuje základní případ, kdy se podíl obnovitelných zdrojů v Kalifornii dosáhl v roce 2021. A také scénář, ve kterém má vítr o 50 % větší potenciál. Zabývá se také případem, kdy má solární energie o 50 % větší potenciál. A scénářem, ve kterém mají obě technologie o 100 % větší potenciál.

Čtyři scénáře

„V případě nárůstu potenciálu větru i slunce se omezení hlavního uzlu blíží nárůstu křivky slunečního záření. A to kvůli dostupnosti a distribuci hojné sluneční energie,“ uvedli výzkumníci. 

Vědci zjistili, že mix elektřiny v systému s nejnižšími náklady by byl víceméně nezávislý na množství přebytečné energie. Ale také zjistili, že tento mix bude mít silný dopad na požadovanou kapacitu CAES.

„Například v případě 100 % přebytku větru je optimální mix obnovitelných zdrojů 68,9 % větru a 31,1 % solární energie s kapacitou CAES 3,40 TWh. A v případě 100 % přebytku sluneční energie je optimální mix 35,6 % větru a 64,4 % solární s kapacitou CAES 2,77 TWh,“ uvedli. ,,V případě 100 % přebytku větru a slunce je optimální mix 52,5 % slunečního záření a 47,5 % větru s 3,10 TWh kapacity CAES."

Zjistili také, že odhadovaná roční poptávka Kalifornie ve výši 277 TWh by vyžadovala kapacitu CAES 3,83 TWh při ceně 3,75 Kč/kWh. Výše zmíněný čtvrtý scénář s nejvyšším pronikáním větrné a solární energie by vedl ke snížení nákladů o 14,1 % při ceně 2,63 Kč/kWh a 7,4 % snížení kapacity CAES.

,,CAES je velmi konkurenceschopný a na bázi USD (Kč) /kWh," uzavřel Ashfaq. „Přečerpávací vodní akumulace) a CAES jsou nákladově nejefektivnější technologie skladování energie, protože nabízejí nejnižší náklady v USD (Kč) /kWh pro dlouhodobé skladování. Pro krátkodobé skladování však nejlépe funguje lithium-iontová.”

Zdroj: pv-magazine, Vapol