Jak ekologicznie magazynować prąd?

Siłownie wiatrowe mają tyle samo zalet, co wad. Są czyste ekologicznie, ale szpecą krajobraz. Produkują prąd, ale tylko wtedy, kiedy wieje wiatr. Główny problem dotyczy jednak magazynowania wytworzonej przez nie nadmiarowej energii.  Są różne pomysły, jak możnaby sobie z tym poradzić. Jednym z możliwych rozwiązań są elektrownie szczytowo-pompowe, które zabierają jednak wiele miejsca. A gdyby tak przenieść je pod wodę?

Kiedy 1 kwietnia 2011 roku we "Frankfurter Allgemeine Zeitung" ukazał się artykuł informujący, że naukowcy z Instytutu Fraunhofera w Kassel opracowali projekt magazynowania prądu w wielkich, pustych w środku, betonowych kulach zatopionych na dnie morza, większość czytelników uznała to za żart prima-aprilisowy.

Tymczasem to wcale nie żart, tylko niezwykle interesujący projekt zgłoszony przez Horsta Schmidta-Böckinga z Instytutu Energetyki Wiatrowej i Technologii Energetycznych działającego przy Uniwersytecie Johanna Wolfganga Goethego we Frankfurcie nad Menem i Gerharda Lutra z Uniwersytetu Kraju Saary w Saarbrücken. Obaj naukowcy wpadli na wyżej przedstawiony pomysł, który wzbudził tak duże zainteresowanie fachowców od energetyki, że od razu został opatentowany.

"Morskie jaja"

Betonowymi kulami, nazywanymi czasem "morskimi jajami", zainteresowało się także Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energetyki, które wyasygnowało środki finansowe na realizację projektu "Storing Energy at Sea" (magazynowania energii na morzu), po przedłożeniu mu przez dwójkę pomysłodawców opracowania, potwierdzającego jego przydatność i możliwość realizacji w terenie, czyli na dnie morza. Od strony technicznej zadbali o to specjaliści ze znanego koncernu budowlanego Hochtief AG.

Przy ich udziale zbudowano prototyp "morskiego jaja", które w zasadzie należałoby chyba nazwać raczej "morską wydmuszką", ponieważ taka betonowa kula jest wewnątrz pusta. Pierwsze jajo czy, jak kto woli, wydmuszka, jest zminiaturyzowanym modelem "prawdziwego", wykonanym w skali 1:10. Ale i tak taka betonowa kula ma średnicę 3 metrów. Została ona w tych dniach opuszczona na głębokość 100 metrów na dno Jeziora Bodeńskiego w pobliżu miejscowości Überlingen, gdzie przez cztery tygodnie będzie się badać, czy naprawdę jest tak szczelna, jak wynika to z obliczeń komputerowych. 

Jak to działa?

W dużym uproszczeniu tak, jak elektrownie szczytowo-pompowe na lądzie. W wersji morskiej zespół takich kul o średnicy 30 metrów, o ścianach grubości 3 metrów, zakotwiczonych na dnie morza na głębokości 700 metrów, stanowi dolny zbiornik, górny to w istocie całe morze. Energia produkowana jest wtedy, gdy woda wlewa się do jaja i napędza turbiny. Faza magazynowania energii następuje w momencie całkowitego lub częściowego opróżnienia jaja (wypompowywania wody). Im jaja są umieszczone głębiej, tym efektywniej działa ten mechanizm. 700 metrów to w tej chwili maksymalna głębokość, przy której działają obecnie używane turbiny. 

Taka podmorska elektrownia szczytowo-pompowa może stać się niemieckim hitem eksportowym, ponieważ w należącej do Niemiec strefie Morza Północnego średnia głębokość nie przekracza 90 metrów, a kule muszą być zakotwiczone na głębokości 700 metrów, żeby panujące na tej głębokości ciśnienie zaprząc do roboty, czyli wytwarzania prądu. Dlatego odbiorcami "morskich jaj" może być Norwegia, Hiszpania, USA oraz Japonia, bo te kraje mają na swoich wodach terytorialnych miejsca o wymaganej głębokości. Czy to się uda? Wszystko zależy od wyników testów, ale sam pomysł wydaje się być interesujący i - jak twierdzą fachowcy - ma przed sobą obiecującą przyszłość.

Hannach Fuchs / Andrzej Pawlak