Αιολικά vs Φωτοβολταϊκά: βιώσιμο ενεργειακό πλεόνασμα με αποθήκευση

Από το 2009 και μετά, η παγκόσμια ζήτηση για ηλιακή ενέργεια σε ποσοστό 40% ετησίως κατά μέσο όρο, ενώ η εγκατεστημένη ισχύς των αιολικών έχει διπλασιαστεί.

Η τεράστια ανάπτυξη φωτοβολταϊκών και αιολικών ώθησε τις μεγάλες εταιρείες ενέργειας στη διενέργεια δοκιμών σε τεχνολογίες αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας, προκειμένου το πλεόνασμα ενέργειας να μην σπαταλάται, αλλά να διοχετεύεται στο δίκτυο όταν παρίσταται ανάγκη (πχ σε συνθήκες χαμηλής ηλιοφάνειας ή νηνεμίας).

Πλέον μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Stanford στην Καλιφόρνια ανέλυσε το “κόστος σε ενέργεια” για την κατασκευή μπαταριών και άλλων τεχνολογιών αποθήκευσης που προορίζονται για το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Το μεγάλο ερώτημα είναι εάν τα αιολικά και τα φωτοβολταϊκά παράγουν επαρκή ισχύ ενέργειας για να υποστηρίξουν τόσο τη δική τους ανάπτυξη όσο και την εκείνη του κλάδου αποθήκευσης ενέργειας.

“Κάθε φορά που αναπτύσσεις μια νέα τεχνολογία, πρέπει να επενδύσεις σε μεγάλες ποσότητες ενέργειας, προκαταβολικά” λέει ο Μάικλ Ντέηλ, ερευνητής του Στάνφορντ. “Οι έρευνες δείχνουν ότι οι εγκαταστάσεις ανεμογεννητριών και φωτοβολταϊκών παράγουν περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνουν. Το ερώτημα είναι πόσο πλεόνασμα ενέργειας σε επίπεδο δικτύου μπορούν να παράξουν παραμένοντας καθαροί πάροχοι ενέργειας για το κεντρικό δίκτυο” προσθέτει.

Όπως αναφέρεται σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 19 Μαρτίου στην επιθεώρηση Energy & Environmental Science, από τον Ντέηλ και τους συνεργάτες του, από τη σκοπιά του ενεργειακού ισοζυγίου, ο κλάδος της αιολικής ενέργειας μπορεί να παράξει μεγάλο ενεργειακό πλεόνασμα, ικανό να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες αδιάκοπα επί τρεις ημέρες.

Από την άλλη πλευρά, τα φωτοβολταϊκά μπορούν να ανταπεξέλθουν από ενεργειακής πλευράς σε πλεόνασμα 24 ωρών μόνο. Κι αυτό διότι η κατασκευή τους απαιτεί περισσότερη ενέργεια από τα αιολικά.

“Εξετάσαμε το επιπρόσθετο βάρος που θα επωμίζονταν ηλιακά και αιολικά συστήματα εάν αναπτύσσαμε ταυτόχρονα μπαταρίες και άλλα συστήματα αποθήκευσης” λέει ο Ντέηλ.

“Η ανάλυσή μας έδειξε ότι υπό τις παρούσες συνθήκες, τα αιολικά είναι ενεργειακά βιώσιμα ακόμα και με την μαζική εγκατάσταση τεχνολογιών αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας. Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να επιτύχουν αντίστοιχες επιδόσεις εάν μειωθεί η ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται κατά την κατασκευή τους”.

—Ο άνεμος

Οι καταναλωτές παραδοσιακά συνδέουν την ηλεκτροπαραγωγή με μεγάλα εργοστάσια άνθρακα και μονάδες φυσικού αερίου ή και πετρελαίου. Παρότι, αυτές οι παρωχημένες τεχνολογίες διακρίνονται για τη “συνέπειά” τους, ευθύνονται για την εκπομπή μεγατόνων αερίων του θερμοκηπίου και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

Από την άλλη πλευρά, φωτοβολταϊκά και αιολικά παράγουν καθαρή ενέργεια μεν εξαρτώνται από τις εξωτερικές, καιρικές συνθήκες δε. Θεωρητικά, το πλεόνασμα ενέργειας που παράγουν μπορεί να αποθηκευτεί για μελλοντική χρήση, αλλά τα κεντρικά δίκτυα σε όλο τον κόσμο δεν ενσωματώνουν ακόμα σοβαρές τεχνολογίες αποθήκευσης.

Στο πλαίσιο της έρευνας, η ομάδα του Στάνφορντ έλαβε υπόψη της μια πλειάδα τεχνολογιών αποθήκευσης για το δίκτυο, συμπεριλαμβανομένων μπαταριών, αλλά και γεωλογικών συστημάτων, όπως η αντλησιοταμίευση.

Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι τα αιολικά μπορούν να παράξουν πολύ περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνουν, το οποίο μεταφράζεται σε πλεόνασμα ικανό να υποστηρίξει την αδιάλειπτη παροχή ενέργειας για 72 ώρες ανεξαρτήτως τεχνολογίας αποθήκευσης. Με άλλα λόγια, τα αιολικά μπορούν να ανταπεξέλθουν σε τριήμερη νηνεμία παρέχοντας αδιάλειπτη ενέργεια στην κοινωνία.

Τα αποτελέσματα ήταν ιδιαίτερα θετικά για τα επίγεια αιολικά συστήματα καθώς υπολογίστηκε ότι σε συνδυασμό με τεχνολογία αντλησιοταμίευσης ισχύος τριών ημερών  μπορούν να υποστηρίξουν ρυθμούς ανάπτυξης 100% ετησίως, να διπλασιάζουν δηλαδή την εγκατεστημένη ισχύ τους κάθε χρόνο, διατηρώντας παράλληλα το πλεόνασμα ενέργειας στο ενεργειακό τους ισοζύγιο.

Όπως αναφέρει η Σάλλυ Μπένσον, διευθύντρια του Προγράμματος για το Παγκόσμιο Κλίμα και την Ενέργεια στο Στάνφορντ (GCEP) “τα αποτελέσματα αυτά είναι πολύ ενθαρρυντικά διότι δείχνουν ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας που αναπτύσσεται και διατηρείται αυτόνομα συνδυάζοντας την ενέργεια του ανέμου και την αποθήκευσή της. Αυτό εξαρτάται βέβαια από τους ρυθμούς ανάπτυξης της τεχνολογίας καθώς ταχύτερη ανάπτυξη σημαίνει περισσότερη ενέργεια για νέες ανεμογεννήτριες και μπαταρίες”.

—Ο ήλιος

Από την άλλη πλευρά, άλλες τεχνολογίες όπως τα φωτοβολταϊκά μονοκρυσταλλικού πυριτίου αναπτύσσονται τόσο γρήγορα που θεωρούνται ενεργειακές καταβόθρες. Δηλαδή, η κατασκευή τους καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από αυτή που παράγουν. Σε γενικές γραμμές, από τη σκοπιά του ενεργειακού ισοζυγίου της ανάπτυξής τους, τα φωτοβολταϊκά μπορούν να είναι βιώσιμα με αποθήκευση διάρκειας 24 ωρών.

—Η σύγκριση

Το μεγάλο πλεονέκτημα των αιολικών σε σύγκριση με τα φωτοβολταϊκά είναι ότι έχουν πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση επί της επενδεδυμένης στην κατασκευή τους ενέργεια. “Τα αιολικά σε λίγους μήνες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια αρκετή να αντισταθμίσει την ενέργεια που απαιτήθηκε για την κατασκευή τους. Το αντίστοιχο διάστημα για τα φωτοβολταϊκά είναι σχεδόν δύο χρόνια. Η βιώσιμη υποστήριξη της αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας προϋποθέτει διαρκή μείωση στην ποσότητα των ορυκτών καυσίμων που καταναλώνονται κατά την κατασκευή των ηλιακών κυψελών” καταλήγει η Μπένσον.

Η διερεύνηση του ενεργειακού ισοζυγίου ανάπτυξης των δύο βασικών τεχνολογιών ΑΠΕ δεν συνυπολόγισε ούτε την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή και αντικατάσταση των μπαταριών αποθήκευσης κάθε δύο χρόνια ούτε το χρηματοοικονομικό κόστος κατασκευής και εγκατάστασης μεγάλων συστημάτων αποθήκευσης στο δίκτυο.

http://www.econews.gr/2014/03/24/aiolika-fotovoltaika-apothikeusi-113531/