Naukowcy znaleźli tańszy sposób na stabilizację zielonej energii w rolnictwie

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do zasilania systemów nawadniania w rolnictwie to sprawdzony krok w stronę redukcji kosztów. Jednak słońce nie świeci wtedy, gdy gleba najbardziej potrzebuje wilgoci, a to rodzi potrzebę magazynowania energii. Nowe badanie hiszpańskich naukowców dowodzi, że klasyczne baterie wcale nie są najlepszym rozwiązaniem tego problemu.

Trzy scenariusze pod lupą naukowców

Naukowcy z hiszpańskiego Centrum Technologicznego CIRCE postanowili rozstrzygnąć ten dylemat. W ramach europejskiego projektu HarvRESt wzięli pod lupę realnie działający system nawadniania w jednej z hiszpańskich winnic. Instalacja składała się z paneli fotowoltaicznych o mocy 112 kW oraz sześciu pomp wodnych.

Pierwotny system działał w najprostszym modelu – prąd z PV zasilał pompy na bieżąco, a ewentualny nadmiar energii trafiał do sieci. Nie było tam żadnego magazynu – ani elektrycznego, ani hydraulicznego.

Badacze stworzyli zaawansowany model matematyczny, który przez rok analizował godzinowe zapotrzebowanie winnicy na wodę, dane satelitarne, prognozy pogody oraz zmieniające się ceny energii. Na tej podstawie porównali trzy nowe scenariusze:

• Scenariusz 1 – montaż tradycyjnego magazynu bateryjnego.
• Scenariusz 2 – budowa zbiornika wodnego (magazyn hydrauliczny), do którego woda jest pompowana w czasie największego nasłonecznienia i zużywana później.
• Scenariusz 3 – połączenie obu tych technologii (hybryda).

Niezależność a koszty, czyli zderzenie priorytetów

Gdy celem była maksymalna samowystarczalność energetyczna i odcięcie się od sieci, bezkonkurencyjne okazało się połączenie baterii i zbiornika wodnego. Taki układ niemal całkowicie wyeliminował oddawanie nadwyżek prądu do sieci i zminimalizował zakupy energii z zewnątrz.

Ale sytuacja zmieniła się diametralnie, gdy badacze zaczęli liczyć czystą ekonomię i koszty operacyjne. Tutaj na pozycję lidera wysunął się sam zbiornik wodny.

Magazynowanie energii w postaci zgromadzonej w zbiorniku wody okazało się znacznie bardziej opłacalne niż chemia zamknięta w ogniwach litowo-jonowych. Dlaczego? Zbiornik nie generuje strat energii, które naturalnie występują przy ładowaniu i rozładowywaniu klasycznych baterii. Ponadto elastyczność, jaką daje zgromadzona woda, w zupełności wystarcza do rozdzielenia godzin produkcji prądu od godzin podlewania upraw.

Grawitacja tańsza niż chemia akumulatorów

Ekonomiczna przewaga technologii hydraulicznej nad elektrochemiczną stała się jasna po przeanalizowaniu okresu zwrotu z inwestycji. Koszt budowy zbiornika na wodę w hiszpańskim gospodarstwie zwraca się średnio po 8,2 roku. Z kolei inwestycja w klasyczny magazyn bateryjny okazała się w tym konkretnym przypadku całkowicie nieopłacalna – generowane przez baterie dodatkowe oszczędności były zbyt małe, by zrekompensować wysoki koszt zakupu urządzeń.

Reforma energetyki rolniczej staje przed ciekawym wyborem. Choć technologia bateryjna kusi nowoczesnością, to w zderzeniu z prostą fizyką i grawitacją często przegrywa.