Chiny uruchamiają największy na świecie magazyn energii na skroplone powietrze

Chiny uruchomiły największy na świecie magazyn energii oparty na technologii skroplonego powietrza (Liquid Air Energy Storage – LAES). Instalacja o mocy 60 MW i pojemności 600 MWh, określana jako Super Air Power Bank, została zrealizowana na pustyni Gobi w prowincji Qinghai. Projekt powstał we współpracy China Green Development Investment Group oraz Technical Institute of Physics and Chemistry Chińskiej Akademii Nauk i jest zintegrowany z farmą fotowoltaiczną o mocy 250 MW.

Skala i kontekst inwestycji

Super Air Power Bank to obecnie największa tego typu instalacja na świecie, znacząco przewyższająca dotychczasowe projekty pilotażowe i demonstracyjne.

Parametry projektu robią wrażenie:

• moc wyjściowa – 60 MW,
• pojemność magazynowa – 600 MWh,
• czas pracy ciągłej – do 10 godzin,
• roczna produkcja energii – ok. 180 GWh,
• zasilanie – ekwiwalent około 30 tys. gospodarstw domowych.

Czym charakteryzuje się użyta technologia LAES? Wykorzystuje ona powietrze jako medium magazynujące energię. W okresach niskiego zapotrzebowania lub nadprodukcji z OZE energia elektryczna zasila sprężarki, które:

• oczyszczają i sprężają powietrze, generując przy tym ciepło,
• schładzają je do –194°C, powodując skroplenie,
• magazynują ciekłe powietrze w niskotemperaturowych zbiornikach przy ciśnieniu atmosferycznym.

Ciepło powstałe podczas sprężania nie jest tracone, a trafia do specjalnych zbiorników i jest wykorzystywane później w procesie rozprężania. Gdy zapotrzebowanie na energię rośnie, ciekłe powietrze jest podgrzewane, gwałtownie się rozpręża (ponad 750-krotnie zwiększając objętość) i napędza turbiny generujące energię elektryczną.

W chińskiej instalacji osiągnięto ponad 95% sprawności magazynowania „zimna” oraz ponad 55% sprawności cyklu zamkniętego.

Przełamanie barier technologicznych

Projekt w Qinghai nie jest jedynie kwestią skali. Według CGDI podstawowe znaczenie miało rozwiązanie kilku istotnych problemów technicznych, m.in.:

• kaskadowego magazynowania zimna w ultraniskich temperaturach,
• opracowania niskotemperaturowego systemu magazynowania przy ciśnieniu atmosferycznym,
• stabilnego uwalniania energii przy stałym ciśnieniu,
• pełnej integracji systemów odzysku ciepła i zimna.

Dodatkowym wyzwaniem było położenie instalacji na dużej wysokości i w trudnych warunkach pustynnych. Projekt udało się jednak zrealizować w niespełna 2,5 roku. Od rozpoczęcia budowy w lipcu 2023 roku do wejścia w fazę intensywnych testów i rozruchu pod koniec 2025 roku. Całość infrastruktury oparto na komponentach produkcji krajowej, a rozwiązania objęto niezależnymi prawami własności intelektualnej.

Znaczenie dla systemów OZE

Magazyny LAES są szczególnie predestynowane do współpracy z niestabilnymi źródłami odnawialnymi. Jak podkreślają chińscy naukowcy, fotowoltaika i energetyka wiatrowa charakteryzują się losowością, zmiennością i przerywalnością, co generuje problemy bilansowe w systemach elektroenergetycznych.

Super Air Power Bank pełni rolę:

• bufora dla nadwyżek energii z OZE,
• źródła mocy w godzinach szczytowych,
• narzędzia stabilizacji sieci bez konieczności wsparcia paliwami kopalnymi.

Dzięki możliwości magazynowania energii przez wiele godzin (a potencjalnie nawet dni) LAES wpisuje się w segment, w którym klasyczne baterie litowo-jonowe przestają być ekonomicznie uzasadnione.

W porównaniu z innymi rozwiązaniami długoterminowego magazynowania energii oferuje kilka istotnych przewag:

• brak wymagań geologicznych (w przeciwieństwie do CAES),
• wykorzystanie powszechnie dostępnego medium – powietrza,
• możliwość lokalizacji blisko źródeł OZE i odbiorców,
• długi czas magazynowania energii.

Jednocześnie technologia nadal mierzy się z barierami: wysokimi nakładami inwestycyjnymi (kriogeniczne zbiorniki, sprężarki), umiarkowaną sprawnością oraz ograniczoną liczbą referencyjnych projektów komercyjnych. Poza Chinami jednym z nielicznych dużych przedsięwzięć jest budowany w Wielkiej Brytanii magazyn LAES firmy Highview Power o pojemności 300 MWh.