Η μικρή ελβετική πόλη που μπορεί να μετατραπεί στην «κρυφή καρδιά» του ευρωπαϊκού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας - Το τεράστιο project με την μπαταρία των 2,1 GWh

Στη ήσυχη ελβετική πόλη Λάουφενμπουργκ, εκεί όπου ο Ρήνος λειτουργεί ταυτόχρονα ως σύνορο και ως σταυροδρόμι, εκσκαφείς ανοίγουν ένα τεράστιο φρέαρ σχεδόν 27 μέτρων κάτω από τη γη. Το έργο που εξελίσσεται εκεί μπορεί να μοιάζει με ακόμη μία φιλόδοξη υποδομή, όμως οι εμπνευστές του πιστεύουν ότι θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα από τα σημαντικότερα ενεργειακά πειράματα της σύγχρονης Ευρώπης.

Η ελβετική εταιρεία FlexBase Group κατασκευάζει αυτό που περιγράφει ως το μεγαλύτερο και πιο προηγμένο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες redox-flow στον κόσμο — μια τεράστια υπόγεια εγκατάσταση ικανή να αποθηκεύει πάνω από 2,1 γιγαβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας και να αποδίδει περισσότερα από 1,2 γιγαβάτ ισχύος πίσω στο δίκτυο.

Αν το εγχείρημα πετύχει, το Λάουφενμπουργκ μπορεί να εξελιχθεί στη «μυστική καρδιά» του ευρωπαϊκού ηλεκτρικού δικτύου: έναν γιγαντιαίο ενεργειακό project που θα συμβάλλει στη σταθεροποίηση της ανανεώσιμης ενέργειας πέρα από εθνικά σύνορα, σε μια εποχή που η Ευρώπη προσπαθεί να απανθρακοποιήσει την οικονομία της χωρίς να βρεθεί αντιμέτωπη με μπλακάουτ και εκρήξεις στις τιμές του ρεύματος.

Προηγμένη τεχνολογία

Η κλίμακα του έργου είναι εντυπωσιακή. Το συγκρότημα των μπαταριών θα βρίσκεται κάτω από ένα τεχνολογικό κέντρο έκτασης άνω των 20.000 τετραγωνικών μέτρων, το οποίο θα περιλαμβάνει επίσης εργαστήρια, γραφεία και ένα κέντρο δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης. Για την προετοιμασία του χώρου, τα συνεργεία ανοίγουν ένα όρυγμα μήκους μεγαλύτερου από δύο ποδοσφαιρικά γήπεδα, απομακρύνοντας εκατομμύρια κυβικά μέτρα άμμου και χαλικιού.

Πίσω όμως από την εντυπωσιακή κατασκευή κρύβεται μια σχετικά απλή ιδέα.

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή και η αιολική, δεν παράγουν ηλεκτρισμό κατά παραγγελία. Τα φωτοβολταϊκά παράγουν πλεονάζουσα ενέργεια τα ηλιόλουστα απογεύματα, ενώ οι ανεμογεννήτριες μπορεί να παραμένουν σχεδόν αδρανείς τα ήρεμα βράδια, όταν η ζήτηση αυξάνεται. Η μεγάλη πρόκληση για τα σύγχρονα ηλεκτρικά δίκτυα δεν είναι πλέον μόνο η παραγωγή καθαρής ενέργειας, αλλά και η αποθήκευσή της μέχρι να χρειαστεί.

Εκεί ακριβώς έρχεται να παρέμβει η γιγαντιαία μπαταρία του Λάουφενμπουργκ.

Σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που βρίσκονται σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα, οι μπαταρίες redox-flow αποθηκεύουν την ενέργεια σε μεγάλες δεξαμενές. Κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, τα υγρά διοχετεύονται μέσω ηλεκτροχημικών κυψελών που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρισμό.

Μια ιδέα από τη NASA

Η ιδέα δεν είναι καινούργια. Παραλλαγές της τεχνολογίας flow batteries υπάρχουν ήδη από τον 19ο αιώνα, ενώ η NASA συνέβαλε σημαντικά στην εξέλιξή της τη δεκαετία του 1970. Μόνο τώρα όμως, με την ταχεία εξάπλωση των ανανεώσιμων πηγών στην Ευρώπη, τέτοια συστήματα αρχίζουν να προσελκύουν σοβαρό βιομηχανικό ενδιαφέρον.

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά τους είναι η κλίμακα.

Στις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, η αύξηση της αποθηκευτικής ικανότητας απαιτεί συνήθως περισσότερες μονάδες μπαταριών. Στις flow batteries, αντίθετα, η αποθήκευση εξαρτάται κυρίως από το μέγεθος των δεξαμενών που περιέχουν τον ηλεκτρολύτη. Περισσότερη αποθήκευση σημαίνει απλώς μεγαλύτερες δεξαμενές. Μεγαλύτερη ισχύς απαιτεί μεγαλύτερες κυψέλες.

Αυτή η ευελιξία καθιστά τις flow batteries ιδιαίτερα ελκυστικές για τη σταθεροποίηση ηλεκτρικών δικτύων και όχι για την κίνηση οχημάτων.

Οι υποστηρικτές του έργου υποστηρίζουν ότι εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας, όπως αυτή του Λάουφενμπουργκ, μπορούν να συμβάλουν στην εξομάλυνση της αστάθειας που επηρεάζει ολοένα περισσότερο τις ευρωπαϊκές αγορές ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές εκτοξεύεται, η πλεονάζουσα ενέργεια θα μπορεί να αποθηκεύεται αντί να χάνεται. Και όταν η ζήτηση αυξάνεται ή η παραγωγή μειώνεται, η αποθηκευμένη ενέργεια θα μπορεί να διοχετεύεται στο δίκτυο μέσα σε δευτερόλεπτα.

Θεωρητικά, αυτό σημαίνει λιγότερη ανάγκη ενεργοποίησης μονάδων ορυκτών καυσίμων σε περιόδους αιχμής, μικρότερη πίεση στα δίκτυα μεταφοράς και πιθανώς λιγότερες αυξήσεις τιμών για νοικοκυριά και επιχειρήσεις.

Η επιλογή της τοποθεσίας

Η τοποθεσία του έργου μόνο τυχαία δεν είναι. Το Λάουφενμπουργκ κατέχει ήδη μια ξεχωριστή θέση στην ευρωπαϊκή ενεργειακή ιστορία. Το 1958, η πόλη έγινε έδρα του «Άστρου του Λάουφενμπουργκ», του υποσταθμού που συνέδεσε για πρώτη φορά τα ηλεκτρικά δίκτυα της Γερμανίας, της Γαλλίας και της Ελβετίας. Πολλοί ιστορικοί της ενέργειας θεωρούν εκείνη τη στιγμή ως τη γέννηση του διασυνδεδεμένου ευρωπαϊκού ηλεκτρικού δικτύου.

Σήμερα, η ίδια γεωγραφική θέση δίνει στο νέο έργο στρατηγική σημασία πολύ πέρα από τα σύνορα της Ελβετίας.

Η Swissgrid έχει ήδη εγκρίνει την πρώτη φάση σύνδεσης ισχύος 800 μεγαβάτ, ενώ το πλήρες έργο προβλέπεται να φτάσει τα 1,2 γιγαβάτ ισχύος. Αυτό σημαίνει ότι η εγκατάσταση δεν θα λειτουργεί απλώς ως τοπική εφεδρεία, αλλά θα μπορεί να συμβάλλει στην εξισορρόπηση των ροών ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ πολλών χωρών.

Για τον ιδρυτή και διευθύνοντα σύμβουλο της FlexBase, Μαρσέλ Άουμερ, το έργο αποτελεί ένδειξη του πού κατευθύνεται το ενεργειακό μέλλον της Ευρώπης.

Οι διαχειριστές δικτύων εμφανίζονται επίσης συγκρατημένα αισιόδοξοι. Οι μεγάλες μπαταρίες, λένε, μπορούν να απορροφούν ηλεκτρισμό όταν η παραγωγή είναι άφθονη και να τον επιστρέφουν όταν η προσφορά περιορίζεται — ακριβώς το είδος ευελιξίας που χρειάζονται ολοένα περισσότερο τα σύγχρονα δίκτυα με υψηλή διείσδυση ανανεώσιμων πηγών.

Οι επικριτές αμφισβητούν ωστόσο, κατά πόσο οι flow batteries μπορούν να ανταγωνιστούν οικονομικά τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες κυριαρχούν σήμερα στην αγορά.

Οι μπαταρίες λιθίου διαθέτουν το πλεονέκτημα δεκαετιών μαζικής παραγωγής, χάρη στην ανάπτυξη των ηλεκτρονικών συσκευών και των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Το κόστος τους έχει μειωθεί δραματικά, οι αλυσίδες εφοδιασμού είναι ώριμες και η τεχνολογία είναι ευρέως κατανοητή από επενδυτές και εταιρείες κοινής ωφέλειας.

Οι επιφυλάξεις

Οι flow batteries, αντίθετα, απαιτούν τεράστιες δεξαμενές, αντλίες, μεμβράνες και πολύπλοκα μηχανικά συστήματα. Η εμπορική τους πορεία παραμένει περιορισμένη.

Ορισμένοι ειδικοί παραμένουν δύσπιστοι ως προς το αν θα μπορέσουν ποτέ να επιτύχουν τις ίδιες μειώσεις κόστους με τα συστήματα ιόντων λιθίου.

Η παρουσία ενός κέντρου δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης στο ίδιο συγκρότημα έχει επίσης προκαλέσει ερωτήματα. Τα data centers συγκαταλέγονται στους ταχύτερα αναπτυσσόμενους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως, ιδιαίτερα καθώς η τεχνητή νοημοσύνη επεκτείνεται ραγδαία. Η FlexBase υποστηρίζει ότι η απορριπτόμενη θερμότητα από την εγκατάσταση θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τηλεθέρμανση και μείωση εκπομπών άνθρακα επί δεκαετίες, όμως το συνολικό περιβαλλοντικό ισοζύγιο θα εξαρτηθεί από το πόσο αποδοτικά θα λειτουργεί το σύνολο του έργου και πόσο «καθαρή» θα είναι η ενέργεια που θα χρησιμοποιεί.