Magazinimi i energjisë me ajër të lëngshëm: Zgjidhja e re për një të ardhme pa karburante fosile

Një teknologji e injoruar për afro 50 vjet, objekti i parë për magazinimin e energjisë me ajër të lëngshëm pritet të nisë punën në vitin 2026. Ai synon të konkurrojë me bateritë litium në shkallë rrjeti dhe hidrocentralet për ruajtjen e energjisë së pastër, duke zvogëluar nevojën për rikthim te karburantet fosile.

Ndërsa përdorimi i energjisë së rinovueshme në botë po rritet ndjeshëm, duke kaluar për herë të parë përdorimin e qymyrit, nevoja për të ruajtur këtë energji kur dielli nuk shkëlqen dhe era nuk fryn, po rritet paralelisht. Disa i drejtohen baterive litium në shkallë rrjeti, të tjerë hidrocentralëve me pompë, por një industri e vogël por në rritje beson se ka një zgjidhje më të mirë: bateri që mbështeten në ajrin.

Afër fshatit Carrington në veri-perëndim të Anglisë, po vendosen themelet e parë të një objekti komercial për magazinimin e energjisë me ajër të lëngshëm. Vendndodhja do të përbëhet nga makina industriale dhe disa tanke të mëdha magazinimi, të mbushura me ajër të kompresuar dhe ftohur deri sa të bëhet i lëngshëm, duke përdorur energji të rinovueshme që mbetet si tepërsi. Kjo energji e ruajtur mund të lirohet më vonë kur kërkesa tejkalon ofertën.

Nëse projekti ka sukses, të tjerë të ngjashëm do të ndjekin. Zhvilluesit e vendit, Highview Power, janë të bindur se magazinimi me ajër të lëngshëm do të lehtësojë vendet në zëvendësimin e karburanteve fosile me energji të pastër, edhe pse aktualisht kjo teknologji është e shtrenjtë. Por me rritjen e nevojës për magazinim të energjisë së pastër, ata po bëjnë bast se peshorja do të kalojë në favor të ajrit të lëngshëm.

Problemi i ndërprerjes së energjisë
Kalimi në energji të rinovueshme është i domosdoshëm për të ulur emetimet e gazrave serrë dhe për të shmangur pasojat më të këqija të ndryshimeve klimatike. Por kjo paraqet sfida për rrjetet elektrike.

Termocentralet që djegin karburante fosile, si qymyr dhe gaz, mund të ndizën dhe fikën lehtësisht, duke ofruar furnizim të parashikueshëm që përputhet me kërkesën. Në të kundërt, energjitë e rinovueshme janë të ndërprera, që do të thotë se ndonjëherë prodhohet shumë pak energji, duke rrezikuar ndërprerjet, dhe ndonjëherë shumë tepër, që mund të dëmtojë rrjetin.

Një pjesë e madhe e zgjidhjes është ruajtja e energjisë së tepërt për ta liruar atë kur është e nevojshme, duke siguruar furnizim të qëndrueshëm dhe duke minimizuar rrezikun e dëmtimit të rrjetit. Me rritjen e përdorimit të energjisë së rinovueshme, është bërë gjithnjë e më e rëndësishme të ndërtohet kapacitet i madh magazinimi në shkallë rrjeti, thotë Shaylin Cetegen, inxhinier kimik në Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Për dekada, forma kryesore e magazinimit ka qenë hidrocentralet me pompë. Energjia e tepërt përdoret për të pompuar ujin në lartësi, ku mbahet pas një digë. Kur nevoja për energji shfaqet, uji lirohet për të kaluar nëpër turbina, duke gjeneruar elektricitet. Në vitin 2021, kapaciteti global i këtyre hidrocentraleve ishte 160 gigavat.

Së fundmi, me rritjen e nevojës për magazinim energjie, janë ndërtuar sisteme të mëdha baterish. Kjo po ndodh me shpejtësi dhe po përshpejtohet. Sipas Agjencisë Ndërkombëtare të Energjisë, kapaciteti i baterive në shkallë rrjeti u rrit nga 1GW në 2013 në mbi 80GW në 2023, me mbi 40GW të shtuar vetëm në 2023.

Zgjidhja me ajër të lëngshëm
Magazinimi i energjisë me ajër të lëngshëm është një teknologji relativisht e re. Ideja bazë ekziston që nga viti 1977, por ka marrë pak vëmendje deri në këtë shekull.

Procesi ka tri faza: së pari, ajri merret nga ambienti dhe pastrohet; së dyti, kompresohet shumëherë deri në presion shumë të lartë; së treti, ajri ftohet deri sa të bëhet i lëngshëm, duke përdorur një shkëmbyes nxehtësie me shumë kanale që transferon nxehtësinë në mënyrë të kontrolluar.

"Energjia që marrim nga rrjeti përdoret për këtë proces ngarkimi," thotë Cetegen.

Kur rrjeti ka nevojë për energji shtesë, ajri i lëngshëm nxirret nga magazina dhe avullohet duke u kthyer në gaz. Pastaj përdoret për të lëvizur turbina dhe për të gjeneruar elektricitet për rrjetin. Më pas ajri lirohet në atmosferë.

Gjatë procesit përdoren disa truke për kursim energjie. Për shembull, gazrat nën presion të lartë ngrohen, dhe kjo ngrohje përdoret për të ndihmuar rigjenerimin e ajrit të lëngshëm në fazën e dytë të procesit. "Pa këto cikle rikuperimi termik, efikasiteti do të ishte rreth 50%, por me to mund të arrijmë mbi 60%, deri në 70% efikasitet," thotë Cetegen.

Sfidë mbetet zgjerimi i mjaftueshëm i magazinimit me ajër të lëngshëm për të përshpejtuar kalimin në energji të gjelbër.

Një zgjidhje për shkallë rrjeti
Fabrika e re në Manchester është përpjekja e parë komerciale në botë. Ajo po ndërtohet nga Highview Power, që ka zhvilluar këtë teknologji për 20 vjet, pas një fabrike demonstrative në Pilsbury pranë. Fabrika në Carrington do të mund të magazinojë 300 megavat-orë energji, e mjaftueshme për të mbuluar mungesën e energjisë për 480,000 shtëpi.

Ajo do të fillojë në dy faza, thotë CEO Richard Butland.

Në gusht 2026, turbina do të fillojë të funksionojë për të stabilizuar rrjetin, pa prodhuar elektricitet. Aktualisht, operatorët e rrjetit ndonjëherë ndezin termoçentralet me gaz për këtë qëllim, që kushton shumë. "Ne mund ta ndalojmë këtë me këtë alternativë," thotë Butland.

Në 2027, magazinimi me ajër të lëngshëm do të fillojë të funksionojë plotësisht, dhe Highview synon të fitojë duke shitur energjinë kur është më e nevojshme.

Përfundimi
Megjithëse magazinimi i energjisë është thelbësor, aspekti ekonomik është sfidues, thotë Cetegen. Në një studim të marsit, ajo dhe kolegët e saj vlerësuan mundësitë e kësaj teknologjie në 18 rajone të SHBA-së, duke krahasuar tetë skenarë ndryshimi të konsumit të energjisë së rinovueshme. Në rastin më optimist, teknologjia ishte e vlefshme vetëm në Florida dhe Texas.

Megjithatë, ajo thekson se kjo nuk do të thotë se është një ide e keqe, pasi studimi ishte konservator dhe zbuloi se forma të tjera të magazinimit, si hidrocentrale me pompë dhe bateritë, ishin edhe më pak të vlefshme ekonomikisht. Problemi kryesor ishte mungesa e mjaftueshme e energjisë së rinovueshme për të krijuar luhatje çmimesh në treg.

Furnizuesit mund të presin derisa energjitë e rinovueshme të rriten, por kjo do të pengonte kalimin në energji të gjelbër. Për këtë arsye, qeveritë mund të ndihmojnë duke subvencionuar kostot fillestare për të arritur jetëgjatësi ekonomike në afat të shkurtër.

Një rritje më e shpejtë e përdorimit të energjisë së rinovueshme do të rrisë luhatshmërinë e çmimeve dhe do ta bëjë magazinimin më të përshtatshëm ekonomikisht.

Plani për zgjerim global
Highview Power janë optimistë. “Manchester do të sjellë kthime të mira,” thotë Butland. Ata kanë përfituar nga një politikë qeveritare britanike “kapak dhe dysheme”, që garanton kthim minimal kapitali dhe jep siguri investitorëve, pa kosto për qeverinë.