Wedle dokumentu o nazwie „Polityka energetyczna Polski 2030”, do określonego w strategii roku, stopień wykorzystania mocy elektrowni wiatrowych zlokalizowanych w kraju ma wynieść 26 proc.

Warto dodać w tym miejscu, że w 2030 roku do krajowej sieci zostanie wprowadzone 165 TWh energii, w tym 20 TWh z elektrowni wiatrowych, czyli 12,1 proc. całej produkcji energii.

Obecnie wskaźnik wykorzystania mocy jest znacznie niższy od założonego. Dla średniorocznych prędkości wiatru w granicach od 4 m/s do 6 m/s, stopień wykorzystania mocy elektrowni wynosi od 7 do 25 proc. Dla średniorocznej prędkości wiatru 12 m/s  wskaźnik ten kształtuje się na poziomie 64 proc.

Jeśli jednak prędkość wiatru wzrośnie do granicy większej, niż przewidywana w strategii, a stać się to może zawsze, bo przyroda nie działa wedle ścisłych matematycznych wzorów, to wówczas nastąpi konieczność magazynowania energii z wiatru.

Inną stroną tego samego medalu jest występująca konieczność uzupełniania mocy istniejących elektrowni wiatrowych, które z kolei wspierają hydroelektrownie, gdyż te w Polsce, z racji naszych warunków geograficznych, dysponują niskimi mocami energetycznymi.

I w jednym i w drugim przypadku konieczny jest magazyn energii.

Jak uzupełnić moc

Z ekologicznego punktu widzenia istnieją dwie korzystne metody uzupełniania mocy:

- Wykorzystywanie efektu wygładzania z prognozowaniem pogody
- Akumulowanie energii elektrowni wiatrowych przy pomocy środków przyjaznych dla środowiska lub najbardziej efektywnych

Co to jest efekt wygładzania?

Zakłada się, że na odpowiednio dużym obszarze wiatr zawsze gdzieś wieje. Trzeba tylko zbudować odpowiednie połączenia transgraniczne, połączyć Europę z Azją i Afryką, dogadać się z zainteresowanymi krajami i umiejętnie takim systemem zarządzać.

Straty przesyłowe na liniach ultra wysokich napięć prądu stałego (UHVDC 800kV) wynoszą poniżej 7 proc. na linii o długości 2000 km.

Efekt wygładzenia jest zatem jedną z możliwości uzupełniania mocy energii płynącej z wiatru. Jednakże takie ruchome, transkontynentalne magazyny wymagają porozumień, które z kolei zawsze są narażone na zawirowania związane z sytuacją polityczną krajów i całych kontynentów.

Najbardziej efektywnym i jednocześnie najtańszym sposobem gromadzenia energii produkowanej przez elektrownie wiatrowe są elektrownie wodne i wodne szczytowo-pompowe. Stanowią one obecnie podstawę bilansowania mocy energii wiatrowej w wielu krajach, np. w Danii.

Powietrzny magazyn

Jednym ze sposobów magazynowania energii wiatru może być także sprężone powietrze.

Wyróżniają go następujące cechy:

- Potencjalnie bardzo wysoka sprawność
- Dość duża „gęstość objętościowa” przechowywania energii, nawet 10-krotnie większa niż w potencjale wodnym
- Możliwość wykorzystania sprężonego powietrza w procesach produkcyjnych i do napędu pojazdów
- W zastosowaniach praktycznych sprężone powietrze jest wykorzystywane do „doładowywania” turbinowych elektrowni gazowych

Ze względów ekologicznych najlepszym rozwiązaniem, zmniejszającym skutki nierównomiernego działania wiatraków, może okazać się wykorzystywanie turbin wiatrowych do bezpośredniego sprężania powietrza.

Warto więc rozważyć budowę małych elektrowni szczytowych, lokalizowanych w rejonach występowania farm wiatrowych. Elektrownie te mogłyby wykorzystywać samo sprężone powietrze lub kombinację z biogazem, albo gazem naturalnym. Jest także możliwe wybudowanie zbiorników sprężonego powietrza podgrzewanego biogazem.

Minusem tego rozwiązania jest to, iż elektrownie szczytowe wykorzystujące sprężone powietrze, do których trzeba by dobudować wspomniane zbiorniki, miałyby z powodu takiej konieczności niższą efektywność finansową.

Wodór stwarza problemy

Magazynowanie energii elektrowni wiatrowych możliwe jest także przy wykorzystaniu wodoru. Trzeba jednak wiedzieć, że sposób ten obarczony jest kilkoma minusami.

Jednym z nich jest duża trudność z magazynowaniem wodoru, ze względu na bardzo dużą objętość tego pierwiastka na jednostkę energii i zdolnością jego przenikania przez struktury krystaliczne.

Wysokie są także koszty produkcji wodoru metodami elektrolitycznymi oraz jego transportu.

Z drugiej jednak strony wodór może być wykorzystany do produkcji paliw węglowodorowych lub paliw alkoholowych, a w przypadku wdrożenia w przyszłości tanich ogniw paliwowych znacznie polepszy się efektywność zastosowania tego pierwiastka jako środka magazynowania energii.

Naukowcy wskazują również, że wodór mógłby być środkiem magazynowania energii wiatrowej pochodzącej z bardzo wietrznych wysp oceanicznych, jeżeli koszt wytworzenia energii elektrycznej byłby niski. Można też rozważyć budowę pływających elektrowni produkujących wodór lub paliwa alkoholowe.

Energia wiatrowa, jako źródło odnawialne, może i powinna być wykorzystana w sposób komplementarny.

W okresach wietrznych warto użyć jej do ładowania akumulatorów elektrycznych samochodów.

Produkcja sprężonego powietrza może z kolei zaspokoić potrzeby zakładów przemysłowych w procesach pochłaniających dużo energii (np. galwanizowanie i plazmogazyfikacja). Przyda się również w oczyszczalniach ścieków.

Wiatru, jako niewyczerpalnego źródła energii, nie należy się bać. O tym, jakie w związku z nim funkcjonują społeczne mity i o tym, co jest prawdą, można posłuchać w dwuczęściowej audycji radiowej tutaj:

Ewa Grochowska

Korzystałam z opracowania Leszka Katkowskiego i Bogdana Płanety: Magazynowanie lub komplementarne wykorzystanie energii elektrowni wiatrowych,

Czytaj także:

O protestach społecznych przeciwko budowie farm wiatrowych czytaj w tekście „Wiatraki? Obok? W życiu!”