Magazynowanie energii - jakie technologie zdominują rynek w 2023 roku?

Magazynowanie energii - jakie technologie zdominują rynek w 2023 roku?
Autor Kordian Urbańska
Kordian Urbańska15.09.2023 | 7 min.

Magazynowanie energii odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu stabilnych dostaw energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii. Wraz ze wzrostem popularności odnawialnych źródeł energii, rośnie zapotrzebowanie na wydajne i niedrogie systemy magazynowania energii. Jakie technologie magazynowania energii zdominują rynek w 2023 roku?

Baterie litowo-jonowe najpopularniejszą technologią

Baterie litowo-jonowe są obecnie najpowszechniej stosowaną technologią magazynowania energii. Ich popularność wynika z wysokiej gęstości energetycznej, niskiej masie, braku efektu pamięci oraz stosunkowo niskich kosztów produkcji. W efekcie znajdują szerokie zastosowanie zarówno w elektronice konsumenckiej, jak i w systemach magazynowania energii na większą skalę.

W 2023 roku przewiduje się dalszy wzrost udziału baterii litowo-jonowych na rynku. Stały postęp w ulepszaniu elektrod i elektrolitów pozwala na wzrost gęstości energetycznej o 5-8% rocznie. Co więcej, dzięki ekonomii skali koszty produkcji spadają średnio o 10-15% rocznie. To sprawia, że baterie litowo-jonowe stają się coraz bardziej konkurencyjne cenowo.

Spadają koszty produkcji baterii

W ostatnich latach obserwujemy znaczny spadek kosztów produkcji baterii litowo-jonowych. Jest to związane przede wszystkim z rozwojem technologii produkcji i wzrostem skali. Prognozuje się, że do 2025 roku koszt 1 kWh pojemności spadnie poniżej 100 dolarów. Dla porównania w 2010 roku wynosił on ponad 1000 dolarów.

Coraz większa pojemność i gęstość energetyczna

Produkcenci baterii wprowadzają stale ulepszenia w konstrukcji elektrod, separatorów i elektrolitów. Pozwala to na zwiększanie pojemności o 5-7% rocznie przy niewielkim wzroście masy i objętości. Przekłada się to na wzrost gęstości energetycznej z poziomu około 250 Wh/kg w 2016 roku do nawet 400 Wh/kg w najnowszych ogniwach.

Coraz szersze zastosowanie w systemach magazynowania

Dzięki poprawie parametrów i spadkowi cen, baterie litowo-jonowe są coraz częściej stosowane w dużych systemach magazynowania energii. Umożliwiają one stabilizację pracy sieci elektroenergetycznej przy rosnącym udziale niestabilnych źródeł odnawialnych. Prognozuje się, że do 2025 roku ponad 90% nowych projektów magazynowania energii będzie opartych o baterie litowo-jonowe.

Magazynowanie energii w wodorze coraz bardziej opłacalne

Wodór jawi się jako obiecujące medium do magazynowania energii na dużą skalę. Chociaż obecnie technologia ta jest stosunkowo droga, postęp techniczny i rosnąca skala produkcji mogą znacząco obniżyć koszty w najbliższych latach.

Malejące koszty produkcji i magazynowania wodoru

Dzięki rozwojowi technologii, takich jak elektroliza wody przy użyciu odnawialnych źródeł energii oraz reforming parowy metanu, koszty produkcji wodoru systematycznie spadają. Dodatkowo nowoczesne materiały umożliwiają tanie i bezpieczne magazynowanie wodoru w postaci sprężonej lub skroplonej.

Wzrost efektywności ogniw paliwowych

Intensywne prace badawczo-rozwojowe nad ogniwami paliwowymi przekładają się na wzrost ich sprawności zamiany energii chemicznej wodoru na elektryczną. Aktualnie osiągają one sprawność ponad 60%, a w perspektywie kilku lat może ona przekroczyć 70%.

Rozwój infrastruktury tankowania wodoru

Aby wodór mógł być powszechnie wykorzystywany w transporcie, niezbędna jest odpowiednia infrastruktura tankowania. Intensywnie rozwijane są stacje tankowania wodoru, a do 2025 roku ma ich powstać ponad 300 w samej Europie. Ułatwi to tankowanie pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi.

Akumulatory sodowo-siarkowe tańszą alternatywą

Choć akumulatory sodowo-siarkowe nie dorównują parametrami litowo-jonowym, to mogą stanowić konkurencyjną cenowo alternatywę w niektórych zastosowaniach magazynowania energii.

Niższe koszty produkcji i utylizacji

Akumulatory sodowo-siarkowe bazują na powszechnie dostępnych i tanim surowcach - siarcze i chlorku sodu. Dodatkowo nie zawierają metali ciężkich, przez co ich utylizacja jest tańsza i prostsza niż w przypadku baterii litowo-jonowych.

Wyższa gęstość energetyczna niż litowo-jonowe

Gęstość energetyczna akumulatorów Na-S sięga nawet 230 Wh/kg, czyli jest znacząco wyższa niż w przypadku popularnych baterii litowo-jonowych. Pozwala to na kompaktową budowę przy dużych pojemnościach.

Możliwość recyklingu elektrod

Dodatkową zaletą akumulatorów sodowo-siarkowych jest możliwość odzyskania i recyklingu elektrod po zakończeniu cyklu życia. Pozwala to na ograniczenie kosztów i wpływu na środowisko.

Magazyny energii cieplnej zyskują na znaczeniu

Magazynowanie energii - jakie technologie zdominują rynek w 2023 roku?

Magazyny energii cieplnej, choć rzadziej spotykane, mogą być atrakcyjnym rozwiązaniem dla systemów ciepłowniczych i kogeneracyjnych. Ich główne zalety to niska cena, prostota wykonania i możliwość magazynowania dużych ilości energii.

Niskie koszty, prosta budowa

Magazyny ciepła można zrealizować przy użyciu prostych i tanim materiałów, takich jak woda, głazy czy cegły. Pozwala to ograniczyć koszty inwestycji i eksploatacji.

Duża pojemność przy niewielkich rozmiarach

Dzięki zastosowaniu materiałów o dużej pojemności cieplnej możliwe jest zmagazynowanie znacznych ilości energii przy stosunkowo kompaktowych rozmiarach urządzenia.

Możliwość odzysku ciepła odpadowego

Magazyn ciepła pozwala na zagospodarowanie nadwyżek ciepła, które normalnie zostałoby zmarnowane, np. z elektrociepłowni. Umożliwia to zwiększenie ogólnej efektywności energetycznej systemu.

Superkondensatory mogą zastąpić baterie w niektórych zastosowaniach

Choć superkondensatory nie nadają się do długoterminowego magazynowania energii, to mogą być idealnym rozwiązaniem w aplikacjach wymagających szybkiego poboru dużych mocy. Dzięki ultraszybkiemu ładowaniu i rozładowaniu oraz praktycznie nieograniczonej liczbie cykli pracy mogą w wielu wypadkach z powodzeniem zastępować akumulatory.

Bardzo szybkie ładowanie i rozładowywanie

Największą zaletą superkondensatorów jest możliwość naładowania i rozładowania w ciągu kilku sekund. Dla porównania pełne naładowanie akumulatora litowo-jonowego może potrwać nawet kilka godzin.

Wysoka sprawność i żywotność

Superkondensatory cechują się sprawnością sięgającą nawet 98%. Ponadto ich żywotność szacowana jest nawet na milion cykli ładowania i rozładowania.

Odporność na ekstremalne temperatury

W przeciwieństwie do akumulatorów, superkondensatory bez problemu pracują w szerokim zakresie temperatur od -40 do +70 stopni Celsjusza. Czyni je to idealnym rozwiązaniem dla pojazdów elektrycznych.

Przyszłość należy do technologii przepływowych

Choć obecnie niszowe, to technologie przepływowe mogą w perspektywie kilkunastu lat stać się jednym z głównych nurtów magazynowania energii. Ich największą zaletą jest możliwość niemal bezlimitowej skalowalności pojemności przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów.

Ciągła produkcja energii elektrycznej

W odróżnieniu od akumulatorów, magazyny przepływowe umożliwiają ciągłą, nieprzerwaną produkcję prądu. Nie występuje tu problem wyczerpania pojemności.

Prosta skalowalność mocy

Zwiększenie mocy i pojemności magazynu przepływowego sprowadza się do dodania kolejnych modułów, bez konieczności opracowywania zupełnie nowej konstrukcji.

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii

Technologie takie jak magazynowanie energii w postaci wodoru czy sprężonego powietrza idealnie nadają się do współpracy z farmami wiatrowymi i fotowoltaicznymi.

Podsumowując, rynek systemów magazynowania energii jest niezwykle zróżnicowany pod względem dostępnych technologii. Chociaż w najbliższych latach zdecydowaną dominację zachowają baterie litowo-jonowe, to perspektywiczne wydają się także magazynowanie w postaci wodoru, akumulatory Na-S oraz rozwiązania przepływowe. Wybór optymalnej technologii zależy od charakterystyki konkretnego zastosowania i wymagań odnośnie pojemności, mocy czy czasu rozładowania.

Podsumowanie

Rynek systemów magazynowania energii elektrycznej dynamicznie się rozwija, a kluczowa rola należeć będzie tu do nowoczesnych technologii. Baterie litowo-jonowe już teraz dominują ten sektor, jednak wodorowe ogniwa paliwowe oraz magazyny przepływowe mają ogromny potencjał ze względu na skalowalność i integrację z OZE. Również mniej popularne rozwiązania, jak akumulatory sodowo-siarkowe czy magazyny ciepła mogą znaleźć zastosowanie w wybranych obszarach. Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na czystą energię elektryczną, kluczowe jest wsparcie badań i wdrożeń w zakresie innowacyjnych technologii magazynowania.

Najczęściej zadawane pytania

Do głównych zalet baterii litowo-jonowych należą: wysoka gęstość energetyczna, niska masa, brak efektu pamięci, długa żywotność oraz stosunkowo niskie koszty produkcji.

Magazynowanie energii w wodorze umożliwia przechowywanie dużych ilości energii przy stosunkowo małej objętości i masie. Dodatkowo wodór może być bezpośrednio wykorzystany do produkcji prądu w ogniwach paliwowych.

Do wad akumulatorów Na-S należą: stosunkowo niska gęstość mocy, konieczność utrzymywania wysokiej temperatury pracy oraz ograniczona żywotność liczona w setkach cykli ładowania.

Magazyny ciepła są atrakcyjnym rozwiązaniem w systemach ciepłowniczych i kogeneracyjnych do akumulacji nadwyżek energii cieplnej. Pozwalają też na wykorzystanie ciepła odpadowego.

Do wad superkondensatorów należą przede wszystkim: niska gęstość energetyczna, wysokie napięcie pracy oraz stosunkowo wysoki koszt w przeliczeniu na jednostkę energii.

5 Podobnych Artykułów:

  1. Ile kosztuje 1 kWh energii z fotowoltaiki w 2023 roku?
  2. Optymalizatory fotowoltaiczne: kluczowe fakty o energii słonecznej.
  3. Czy 2023 rok to ostatni moment na dotację do fotowoltaiki? Sprawdź!
  4. 7 kroków do zminimalizowania śladu węglowego w 2023
  5. Magazynowanie energii z fotowoltaiki - jakie rozwiązania wybrać w 2023?
tagTagi
shareUdostępnij
Autor Kordian Urbańska
Kordian Urbańska

Od wielu lat interesuję się odnawialnymi źródłami energii i ekologią. Na moim blogu publikuję rzetelne artykuły edukacyjne na temat najnowszych technologii zielonej energii, fotowoltaiki i wykorzystania paneli słonecznych. Chcę dzielić się wiedzą i promować zrównoważony rozwój.

Oceń artykuł
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

Komentarze (0)

email
email

Polecane artykuły