Revista >> Aprilie 2016 [Nr. 183] >> Cercetare & Invatamant superior

ICPE-CA – promotor al dezvoltării în stocarea şi conversia energiei electrice

Dr. ing. Gimi Rimbu

22 Aprilie 2016

Odată cu dezvoltarea investiţiilor în producerea energiei electrice din surse regenerabile, nevoia stocării a devenit o preocupare majoră a producătorilor, dar totodată și a distribuitorilor de energie ca urmare a condiţionării de a asigura optimul între producţie și distribuţie, în vederea securizării consumului în perioade de vârf. De aceea, protocoalele privind stocarea și distribuţia în reţea sunt într-o continuă schimbare, trebuind să ţină cont nu numai de variaţiile legate de consum, dar și de timpii de reacţie privind accesul în reţea.

Capacitatea de stocare depinde de ,,mărimea rezervorului”. Acest lucru determină momentul în care această energie este disponibilă. În funcţie de natura consumatorului, capacitatea de stocare poate fi dimensionată de la un ciclu pe zi GWh capacitate energetică stocată, până la 10 sau 20 cicluri pe zi, în concordanţă cu dinamica consumului. Totodată, capacitatea de stocare este corelată cu puterea instalată în GW, astfel că numărul și mărimea sistemelor producătoare (ex. turbine eoliene, panouri fotovoltaice etc.) devin foarte importante în economia energetică. Dimensionarea capacităţii de stocare va ţine cont de puterea instalată, dar și de necesitatea de a asigura un răspuns rapid la nevoile reţelei.

Tehnologiile de stocare în combinaţie cu generarea intermitentă din surse regenerabile pot conduce la scăderea costului energiei livrate, datorită faptului că energia stocată poate fi utilizată atunci când soarele și vântul nu mai pot produce energie. De asemenea, stocarea de energie poate ameliora efectul combinat al creșterii populaţiei în corelaţie cu cererea în perioade de vârf, prin stocarea în timpul perioadelor cu cerere scăzută și livrarea în perioadele de vârf. Acest tip de scenariu poate conduce la diminuarea investiţiilor de capital în capacităţi noi de generare și distribuţie.
În prezent sunt luate în considerare mai multe tehnologii de stocare concurente, cu proprietăţi diferite, cu capacităţi, dinamică, timpi de reacţie și costuri diferite. Din păcate progresul este destul de lent deoarece industria nu investește prea mult în dezvoltarea lor.

Pe termen mediu și scurt, un scenariu luat în calcul este cel al stocării energiei din surse regenerabile sub formă de hidrogen. Un astfel de scenariu permite o flexibilitatea deosebită în ceea ce privește infrastructura necesară și aplicația finală. Hidrogenul poate fi stocat direct în rețeaua existentă de gaze naturale. Acesta poate fi convertit mai departe în electricitate cu ajutorul celulelor de combustibili, vizând aplicațiile staționare sau de electromobilitate. De asemenea, hidrogenul poate fi ars direct în motoare sau poate fi convertit în metanol. Acest scenariu este inclus în strategia EU și foaia de parcurs pentru energie 2050, însă rămâne ca o soluție de perspectivă deoarece trebuie depășite anumite obstacole de legislație, standardizare, dar și de pregătire a infrastructurii.

INCDIE ICPE-CA a exploatat oportunitatea includerii și dezvoltării pe această nișă tehnologică a conversiei și stocării energiei electrice sub formă de hidrogen, pregătindu-și astfel un parcurs viitor cu șanse deosebite de reușită. Astfel, prin proiectele desfășurate și rezultatele remarcabile obținute în ultimii ani, institutul a beneficiat de recunoaşterea națională și internațională, remarcându-se prin numeroasele premii acordate la expozițiile și târgurile internaționale pentru invenții și inovare tehnologică. Dintre premiile primite, cu deosebită satisfacție putem menționa: medalia de aur pentru brevetul „Proces de obținere a unui material compozit carbon-carbon” la Belgian Internațional Trade Fair for Technological Innovation in Brussels - EUREKA 2015; medalia de argint pentru brevetul „Sistem de cogenerare de 5kW pe bază de celule PEM cu combustibil” la Belgian Internațional Trade Fair for Technological Innovation in Brussels - EUREKA 2012.

Totodată, fidel devizei sub care-și desfășoară activitatea – cercetare avansată și dezvoltare tehnologică în beneficiul societății – INCDIE ICPE-CA are o colaborare strânsă cu mediul economic din România, încercând să dezvolte tehnologii și să ofere oportunități și soluții pentru poziționarea întreprinderilor pe noile nișe de piață. Aici menționăm cu mândrie colaborarea noastră cu SC ROSEAL SA, pentru care am dezvoltat și i-am transferat o serie de tehnologii privind realizarea celulelor PEM cu combustibili și subansamblelor componente, fapt pentru care am fost remarcați și premiați în anul 2011 de către Asociația Generală a Inginerilor din România (AGIR), pentru transferul tehnologic privind „Tehnologia de realizare a plăcilor bipolare carbonice pentru celulele PEM cu combustibil”.

Piaţa electronicelor a avut un impact deosebit în dezvoltarea industriei bateriilor avansate prin introducerea noilor generaţii de baterii Li-ion și NiMH, principalii producători provenind din Japonia, Coreea și China, care asigură aproximativ 95% din piaţa bateriilor cu litiu. Într-un alt plan, dezvoltarea pieţei autovehiculelor electrice este de așteptat să contribuie la noi dezvoltări tehnologice și la crearea unui segment special de piaţă în domeniul bateriilor.

În ultimii ani potenţialul de aplicare a bateriilor redox a atras atenţia din ce în ce mai mult. Bateriile redox au fost dezvoltate ca sisteme de stocare energetică în aplicaţii staţionare de alimentare cu energie electrică a unor consumatori rezidenţiali și în instalaţii de distribuţie a energiei pentru serviciile de utilităţi electrice. Dezvoltarea de baterii redox a ajuns la stadiul de produse demonstrative. Produse de mici dimensiuni sunt deja disponibile comercial, în timp ce pentru cele de dimensiuni mai mari au fost demarate proiecte demonstrative. Bateriile redox sunt foarte atractive pentru aplicațiile viitoare, în special pentru aplicații pe scară largă, cum ar fi suport pentru asigurarea unui vârf de putere la fermele eoliene sau echilibrarea reţelei de distribuție. Bateriile redox oferă o nouă dimensiune deoarece pot fi proiectate pentru putere mare, precum și pentru lungă durată de viaţă.

Pentru vehiculele electrice problemele de stocare a energiei rămân în continuare critice. Parametrii de performanță ai unei baterii pentru astfel de vehiculele includ eficiență ciclică, costul pe unitate, densitatea de energie, putere, ciclu de viață, efectul asupra mediului, inclusiv costul de reciclare la sfârșitul ciclului de viață. O baterie ideală este una care are performanțele cele mai bune cu privire la toate aceste valori, astfel încât aceasta va avea amortizat costul minim în timpul duratei sale de viaţă.