Cea mai mare centrală de baterii din lume va fi construită în SUA şi va funcţiona la parametri mai apropiaţi de o hidrocentrală prin pompare

Centralele de baterii sunt construite cu sutele în toate părţile lumii, pentru că odată cu creşterea cotei de energie regenerabilă, în special de la panouri fotovoltaice, e mare nevoie de ele pentru a putea stoca electricitatea produsă din abundenţă în timpul zilei, când cererea e medie, pentru a o putea folosi în orele de vârf, când producţia e mai mică sau lipseşte, iar cererea e maximă. Până acum, funcţiile de stocare e energiei erau realizate mai ales de hidrocentrale, mai ales cele prin pompare, dar construcţia acestora e scumpă şi durează mai mult, de asta tot mai mulţi operatori merg pe varianta mai simplă şi mai rapidă a centralelor de baterii. Şi acestea au de obicei un rol ciclic scurt, de a stoca electricitatea în decursul a câteva ore, apoi de a o livra înapoi în reţea în aceeaşi zi, tot în decursul a câteva ore, de obicei 2-4 ore şi foarte rar până la 8 ore. Cea mai mare centrală de baterii din lume, însă, va fi construită în statul Maine din SUA şi va funcţiona după parametri mai apropiaţi de o hidrocentrală.

Foto: Proiectul grafic al viitoarei centrale

În multe ţări şi hidrocentralele simple pot produce mai puţin decât potenţialul maxim în unele sezoane şi astfel stochează volume de apă pentru alte sezoane când vor ava debit de apă mai mic şi necesităţi de producţie mai mare, în ceea ce numim de obicei stocare sezonieră. Hidrocentralele prin pompare n-au adeseori debit propriu de apă ci pompează apa dintr-un rezervor inferior într-unul superior, consumând energie, iar apoi, când au nevoie să întoarce energia în reţea, lasă apa din rezervorul superior să curgă în cel inferior, turbinele generând astfel electricitate. Şi pentru că adeseori rezervoarele superioare sunt mari, şi aceste hidrocentrale prin pompare pot avea rezerve mai de apă socată sus, încât să poată furniza electricitate nu doar câteva ore, ca şi bateriile, ci zile întregi, iar uneori chiar săptămâni.

Noua centrală de baterii din Maine va fi construită de compania Form Energy şi va avea o abordare similară cu hidrocentralele în parametrii săi mai ales prin capacitatea totală de stocare şi durata de timp în care centrala va putea livra electricitate în reţea la puterea sa maximă.

Foto: Noua fabrică de baterii a celor de la Form Energy, definitivată în iulie 2024

Astfel, capacitatea maximă de stocare va fi de tocmai 8,5 GWh, cea ce reprezintă un record mondial absolut şi o califică drept cea mai mare din lume. Puterea electrică livrată de această centrală în reţea nu va fi foarte mare, însă, situându-se la doar 85 MW. Însă tocmai asta îi permite centralei să furnizeze electricitate în reţea timp de 100 ore în continuu, sau 4 zile complete şi 4 ore.

La fel de interesant e că noua centrală de baterii nu va avea o compoziţie obişnuită a bateriilor sale — litiu-ion NMC sau LFP, ci fier-aer. Asemenea baterii folosesc principiul de oxidare reversibilă a fierului pentru a stoca şi elibera energie.

Foto: Aşa arată unul din modulele bateriei

În timpul încărcării bateriei, oxidul de fier e convertit în fier curat, atomul de oxigen fiind îndepărtat.

Anodul trece printr-un proces de reducere
Fe(OH)2 + 2e- —> Fe + 2OH

Iar catodul prin oxidare:
4OH- —> O2 + 2H2O + 4e-

Reacţia cumulată arată aşa:
Fe(OH)2 —> Fe + O2 + H2O.

La descărcarea bateriei, procesul e exact invers, fierul trecând prin oxidare. Reacţia finală cumulată arată aşa:

Fe + O2 + H2O —> Fe(OH)2.

De obicei, randamentul întregului ciclu al unei asemenea baterii e cuprins între 50 şi 70%, iar constructorii noii baterii promit că bateria lor va avea 70%, datorită unui management eficient al celulelor şi curenţilor şi a minimizării pierderilor pentru întregul ciclu. Hidrocentralele prin pompare au un randament de 77-80%, deci e mai bun, dar noua centrală are avantajul de a fi foarte ieftină în raport cu capacitatea sa de stocare de 8,5 GWh. Costul noii centrale va fi de doar 147 milioane de dolari, cu toate utilajele electrice şi transformatoarele adiţionale necesare.

O hidrocentrală prin pompare cu aceiaşi parametri de capacitate stocată şi putere, construită în SUA, ar costa între 932 milioane şi 1,75 miliarde de dolari, în funcţie de dificultatea reliefului. În cazul bateriilor Tesla Megapack, spre exemplu, doar bateriile care să însumeze capacitatea de 8,5 GWh ar costa 1,93 miliarde de dolari, aici nefiind incluse nici taxele, nici transportul, nici munca de instalare şi nici utilajele adiţionale. Deci, la doar 147 milioane în comparaţie cu aceste costuri, noua cea mai mare baterie din lume are cu siguranţă multe motive raţionale, care a făcut Departamentul de Energie din SUA să-i aloce acest buget.

Foto: Billy Woodford, cofondator şi CTO al Form Energy, o companie fondată de tineri ingineri acum câţiva ani