Austrálski vedci narazili pri hlbokom geologickom prieskume na objav, ktorý by v budúcnosti mohol zohrávať významnú úlohu pri rozvoji obnoviteľných zdrojov energie. V hĺbke približne troch kilometrov pod zemským povrchom objavili rozsiahle vrstvy kamennej soli, ktoré by podľa odborníkov mohli slúžiť ako prirodzené podzemné úložiská energie.
Hoci ide zatiaľ len o výsledky počiatočného výskumu a od praktického využitia delia projekt ešte roky testovania, odborníci upozorňujú, že práve podobné riešenia môžu pomôcť odstrániť jednu z najväčších slabín veterných a solárnych elektrární – spoľahlivé uskladnenie energie na obdobie, keď ju bude potrebné opätovne využiť.
Hlboký vrt odhalil nečakaný potenciál
Výskum prebiehal v austrálskom štáte Queensland v geologickej oblasti známej ako Adavale Basin. Vedci realizovali vrty do veľkých hĺbok s cieľom lepšie spoznať zloženie hornín a geologický vývoj tejto časti krajiny.
Počas prác sa dostali približne tri kilometre pod zemský povrch, kde narazili na mohutné vrstvy kamennej soli. Samotný objav nepredstavuje nový zdroj energie, no ukázal, že podzemné prostredie môže byť vhodné na vytvorenie veľkokapacitných zásobníkov pre energetické médiá.
Najväčší záujem vzbudzuje možnosť uskladňovať v takýchto podzemných priestoroch:
- zelený vodík vyrobený z obnoviteľnej elektriny,
- stlačený vzduch,
- prípadne ďalšie plyny využiteľné v budúcich energetických technológiách.
Práve efektívne skladovanie týchto médií by mohlo pomôcť stabilizovať elektrické siete, ktoré sú čoraz viac závislé od výroby energie zo slnka a vetra.
Prečo je kamenná soľ taká výnimočná?
Na prvý pohľad môže kamenná soľ pôsobiť ako obyčajná hornina, geológovia ju však považujú za jeden z najvhodnejších materiálov na budovanie podzemných zásobníkov.
Jej vlastnosti sú totiž mimoriadne priaznivé:
- takmer úplne neprepúšťa plyny ani kvapaliny,
- odoláva veľmi vysokým tlakom,
- dokáže sa pomaly deformovať bez vzniku veľkých trhlín,
- drobné praskliny sa časom prirodzene uzatvárajú.
Práve schopnosť „zaceliť“ malé poškodenia výrazne znižuje riziko úniku uskladnených plynov. Z tohto dôvodu sa kamenná soľ využíva pri podobných projektoch už niekoľko desaťročí.
Vo vrstvách soli je možné vytvárať rozsiahle dutiny, nazývané kaverny. Tie môžu mať obrovský objem a slúžiť ako bezpečné podzemné rezervoáre.
Takéto zásobníky už vo svete fungujú
Myšlienka využívať podzemné kaverny nie je úplnou novinkou. V rôznych krajinách sveta sa podobné priestory už dnes používajú na uskladnenie zemného plynu, strategických zásob ropy či priemyselných plynov.
Austrálsky projekt však sleduje ambicióznejší cieľ. Vedci chcú overiť, či by rovnaký princíp mohol fungovať aj pri skladovaní energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov.
Ak by sa to podarilo, vznikla by infraštruktúra schopná podporovať energetický systém s výrazne nižšími emisiami skleníkových plynov.
Ako by celý systém fungoval?
Jedným z hlavných problémov obnoviteľnej energetiky je kolísavá výroba elektriny.
Solárne elektrárne produkujú energiu najmä počas slnečných dní a veterné turbíny len vtedy, keď sú vhodné poveternostné podmienky. V určitých obdobiach tak vznikajú veľké prebytky elektriny, ktoré nie je možné okamžite spotrebovať.
Podľa vedcov by sa táto nadbytočná energia mohla využiť viacerými spôsobmi.
Elektrina by napríklad poháňala elektrolýzu vody, pri ktorej vzniká zelený vodík. Alternatívou je stláčanie vzduchu na vysoký tlak alebo výroba ďalších energetických plynov.
Následne by sa tieto látky uložili do podzemných kavern vytvorených v soľných vrstvách.
Keď by výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov poklesla alebo by prudko vzrástla spotreba, uskladnený vodík či stlačený vzduch by sa opäť využili na výrobu elektrickej energie, ktorá by sa dodala späť do distribučnej siete.
Takýto systém by mohol významne prispieť k stabilite elektrizačných sústav.
Kapacita môže výrazne prekonať dnešné batérie
Predbežné výpočty naznačujú, že jedna veľká podzemná kaverna by mohla uskladniť tisíce ton vodíka.
Po prepočte na energetickú hodnotu by išlo o desiatky až stovky gigawatthodín energie. Takéto objemy sú podstatne vyššie než kapacita väčšiny súčasných veľkokapacitných batériových úložísk.
Vedci však upozorňujú, že zatiaľ ide iba o teoretické modely.
Skutočná kapacita bude závisieť od viacerých faktorov, medzi ktoré patria:
- počet vybudovaných kavern,
- ich veľkosť a hĺbka,
- použitá technológia skladovania,
- účinnosť spätného získavania energie,
- ekonomická náročnosť prevádzky.
Až ďalší výskum ukáže, aký veľký prínos by takéto úložiská mohli mať v reálnej prevádzke.
Významná výhoda oproti batériám
Jednou z najväčších predností podzemných zásobníkov je možnosť uchovávať energiu oveľa dlhšie než v klasických akumulátoroch.
Lítium-iónové batérie sú mimoriadne účinné pri vyrovnávaní krátkodobých výkyvov elektrickej siete, ich využitie je však spravidla obmedzené na niekoľkohodinové skladovanie.
Podzemné kaverny by mohli energiu uchovávať:
- niekoľko dní,
- celé týždne,
- v niektorých prípadoch aj počas ešte dlhšieho obdobia.
Práve sezónne skladovanie patrí medzi oblasti, ktoré sú dnes jednou z najväčších technologických výziev rozvoja obnoviteľných zdrojov energie.
Bezpečnosť bude rozhodujúca
Odborníci zdôrazňujú, že projekt musí spĺňať prísne bezpečnostné požiadavky.
V oblasti Queenslandu sa nachádzajú významné zásoby podzemnej vody, ktoré využívajú miestni obyvatelia aj poľnohospodári. Preto bude nevyhnutné dôkladne preveriť všetky možné riziká.
Výskumníci sa preto zameriavajú najmä na:
- správanie hornín vo veľkých hĺbkach,
- dlhodobú stabilitu podzemných kavern,
- riziko úniku plynov,
- možné ovplyvnenie podzemných vôd,
- environmentálne dôsledky budúcej prevádzky.
Bez úspešného zvládnutia týchto otázok nebude možné projekt posunúť do ďalšej fázy.
Veľkou otázkou zostávajú financie
Okrem technických výziev bude rozhodujúca aj ekonomická stránka.
Samotný geologický prieskum si podľa dostupných údajov vyžiadal približne 31 miliónov austrálskych dolárov. Ak by sa pristúpilo k výstavbe rozsiahlej siete podzemných zásobníkov, investície by boli násobne vyššie.
Najväčšie náklady by predstavovalo:
- vytváranie podzemných kavern,
- zariadenia na výrobu zeleného vodíka,
- skladovacia technológia,
- energetická infraštruktúra,
- zariadenia na spätnú výrobu elektriny.
Práve ekonomická efektívnosť rozhodne o tom, či sa táto technológia dokáže presadiť popri batériových úložiskách a ďalších spôsoboch skladovania energie.
Austrália má ideálne podmienky
Austrália patrí medzi krajiny s mimoriadne priaznivými podmienkami na výrobu elektriny z obnoviteľných zdrojov.
Veľké neobývané územia, vysoký počet slnečných dní počas roka a kvalitné veterné podmienky vytvárajú vhodné prostredie pre rozvoj solárnych aj veterných elektrární.
Práve preto je otázka efektívneho skladovania energie pre krajinu mimoriadne dôležitá.
Ak ďalší výskum potvrdí vhodnosť geologických podmienok v oblasti Adavale Basin a projekt sa ukáže ako technicky aj ekonomicky realizovateľný, Austrália by mohla získať významný náskok vo vývoji moderných energetických technológií.
Zatiaľ ide len o začiatok
Vedci upozorňujú, že hoci objav vzbudzuje veľké očakávania, od praktického využitia ho delí ešte dlhá cesta.
Nasledovať budú roky geologických analýz, skúšok a testovania, počas ktorých bude potrebné potvrdiť:
- technickú uskutočniteľnosť celého systému,
- dlhodobú bezpečnosť prevádzky,
- minimálny vplyv na životné prostredie,
- ekonomickú návratnosť investícií.
Ak sa podarí splniť všetky tieto podmienky, mohli by sa podzemné soľné kaverny v budúcnosti stať jedným z najvýznamnejších riešení na dlhodobé skladovanie energie. To by pomohlo zvýšiť stabilitu elektrických sietí a podporiť ďalší rozvoj obnoviteľných zdrojov, ktoré budú zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu v energetike nasledujúcich desaťročí.
