- IEA napoveduje, da bo morala svetovna kapaciteta shranjevanja energije do leta 2030 doseči 1.500 GW, kar je 15-krat več kot danes, pri čemer bodo baterije predstavljale 90 % te rasti.
- Leto 2024 je prineslo rekordno rast shranjevanja energije, kar napoveduje še večjo rast v letu 2025 na področjih omrežnega, stanovanjskega, industrijskega, mobilnega in eksperimentalnega shranjevanja.
- Cene litij-ionskih baterij so v letu 2024 padle za približno 20 % na povprečno 115 $/kWh, pri čemer so cene baterij za električna vozila padle pod 100 $/kWh.
- Svetovna proizvodna kapaciteta baterij je dosegla 3,1 TWh, kar močno presega povpraševanje in spodbuja ostro cenovno konkurenco med proizvajalci.
- Podjetje Rongke Power je zaključilo namestitev vanadijeve pretočne baterije z močjo 175 MW / 700 MWh v Ulanqabu na Kitajskem, kar je največja pretočna baterija na svetu.
- Podjetje Energy Vault je v Rudongu na Kitajskem namestilo gravitacijski sistem za shranjevanje energije z močjo 25 MW / 100 MWh, kar je prva velika nehidroelektrarna gravitacijska shranjevalna naprava.
- Podjetje Highview Power je napovedalo projekt shranjevanja energije s tekočim zrakom z močjo 50 MW / 50 ur (2,5 GWh) v Hunterstonu na Škotskem, kot del širše uvedbe LAES.
- Projekt CAES Willow Rock podjetja Hydrostor v Kaliforniji je načrtovan z močjo 500 MW / 4.000 MWh, podprt z 200 milijoni dolarjev investicije in 1,76 milijarde dolarjev ameriškega DOE jamstva za posojilo.
- Projekt ACES Delta v Utahu si prizadeva shraniti do 300 GWh energije v obliki vodika v podzemnih solnih votlinah, pri čemer za proizvodnjo plina uporablja veter in sonce.
- Podjetje CATL načrtuje lansiranje druge generacije natrij-ionskih baterij leta 2025 s cilji nad 200 Wh/kg, medtem ko je BYD že predstavil natrij-ionske izdelke, vključno s kontejnerjem Cube SIB s kapaciteto 2,3 MWh na enoto.
Nova doba shranjevanja energije
Shranjevanje energije je v središču prehoda na čisto energijo, saj omogoča, da sončna in vetrna energija zagotavljata elektriko po potrebi. Rekordna rast v letu 2024 je postavila temelje za še večjo rast v letu 2025, ko države povečujejo uporabo baterij in drugih načinov shranjevanja za dosego podnebnih ciljev woodmac.com. Mednarodna agencija za energijo napoveduje, da mora svetovna kapaciteta shranjevanja doseči 1.500 GW do leta 2030, kar je 15-kratno povečanje v primerjavi z danes – pri čemer bodo baterije predstavljale 90 % te rasti enerpoly.com. Ta porast poganjajo nujne potrebe: uravnoteženje omrežij ob porastu obnovljivih virov, zagotavljanje rezerv za ekstremne vremenske razmere in napajanje novih električnih vozil ter tovarn 24/7. Od domačih Tesla Powerwallov do velikanskih črpalnih hidroelektrarn se tehnologije shranjevanja hitro razvijajo. Nastajajoči trgi od Savdske Arabije do Latinske Amerike se pridružujejo uveljavljenim vodilnim (ZDA, Kitajska, Evropa) pri množični uvedbi shranjevanja woodmac.com. Skratka, leto 2025 se oblikuje kot prelomno leto za inovacije in uvedbo shranjevanja energije na področjih omrežnega, stanovanjskega, industrijskega, mobilnega in eksperimentalnega shranjevanja.
To poročilo se poglobi v vsako glavno obliko shranjevanja energije – kemične baterije, mehanske sisteme, toplotno shranjevanje in vodik – ter izpostavi najnovejše tehnologije, strokovna mnenja, nedavne preboje in njihov pomen za čistejšo, bolj odporno energetsko prihodnost. Ton je dostopen in privlačen, zato nadaljujte z branjem, ne glede na to, ali ste priložnostni bralec ali navdušenec nad energijo, in odkrijte, kako nove rešitve za shranjevanje poganjajo naš svet (in ugotovite, katere bodo naslednje v vzponu!).
Litij-ionske baterije: Prevladujči delovni konj
Litij-ionske baterije ostajajo delovni konj shranjevanja energije v letu 2025, saj prevladujejo povsod – od baterij za telefone do velikih shranjevalnih farm na omrežju. Litij-ionska (Li-ion) tehnologija ponuja visoko energijsko gostoto in učinkovitost, zaradi česar je idealna za aplikacije z nekaj urami shranjevanja. Stroški so v zadnjih letih strmo padli, kar je Li-ionu pomagalo osvojiti trge: povprečna svetovna cena baterijskih paketov je v letu 2024 padla za približno 20 % na 115 $/kWh (paketi za električna vozila celo pod 100 $/kWh) energy-storage.news. Ta strm padec – največji po letu 2017 – je posledica večje proizvodnje, tržne konkurence in prehoda na cenejše kemije, kot je LFP (litij-železo-fosfat) energy-storage.news. Litij-železo-fosfatne baterije, brez kobalta in niklja, so postale priljubljene zaradi nižjih stroškov in izboljšane varnosti, zlasti v električnih vozilih in domačem shranjevanju, čeprav imajo nekoliko nižjo energijsko gostoto kot visoko-nikljeve NMC celice.
Ključni trendi Li-ion 2024–2025:
- Večje in cenejše: Ogromne investicije v gigatovarne (npr. Northvolt na Švedskem energy-storage.news) in kitajski baterijski velikani so močno povečali ponudbo. Svetovna proizvodna zmogljivost baterij (3,1 TWh) zdaj močno presega povpraševanje, kar potiska cene navzdol energy-storage.news. Analitiki iz industrije opažajo močno cenovno konkurenco – »manjši proizvajalci so pod pritiskom, da znižajo cene celic, da bi se borili za tržni delež,« pravi Evelina Stoikou iz BloombergNEF energy-storage.news.
- Varnost in predpisi: Odmevni požari baterij so usmerili pozornost na varnost. Novi predpisi, kot je Uredba EU o baterijah (začetek veljavnosti 2025), zahtevajo varnejše in bolj trajnostne baterije enerpoly.com. To spodbuja inovacije pri sistemih za upravljanje baterij in ognjevarnih zasnovah. Kot je poudaril eden od strokovnjakov iz industrije, “Varnost pred požari baterij je postala ključna tema, kar bistveno otežuje postopek pridobivanja dovoljenj… industrija se usmerja k varnejšim baterijskim tehnologijam” enerpoly.com.
- Recikliranje in dobavna veriga: Za reševanje vprašanj trajnosti in varnosti oskrbe podjetja povečujejo recikliranje baterij (npr. Redwood Materials, Li-Cycle) in uporabljajo etično pridobljene materiale. Nova pravila EU prav tako spodbujajo uporabo recikliranih vsebin v baterijah enerpoly.com. Z vnovično uporabo litija, niklja itd. ter z razvojem alternativnih kemij, ki se izogibajo redkim kovinam, kot je kobalt, si industrija prizadeva zmanjšati stroške in vpliv na okolje.
- Primeri uporabe: Li-ionske baterije so povsod – domače baterije (kot sta Tesla Powerwall in LG RESU) omogočajo gospodinjstvom shranjevanje sončne energije in zagotavljajo rezervno napajanje. Komercialni in industrijski sistemi so nameščeni za zmanjšanje stroškov konične porabe. Baterijske elektrarne v omrežju, pogosto v kombinaciji s sončno ali vetrno energijo, pomagajo uravnavati izhodno moč in pokrivati večerne konice. Omeniti velja, da sta Kalifornija in Teksas vsaka uvedla več gigavatov Li-ionskega shranjevanja za povečanje zanesljivosti omrežja. Ti 1–4 urni sistemi so odlični za hiter odziv in vsakodnevno cikliranje ter zagotavljajo storitve, kot sta regulacija frekvence in zmanjševanje konic. Vendar pa pri daljših trajanji (8+ ur) postanejo Li-ionske baterije manj ekonomične zaradi naraščajočih stroškov – kar odpira vrata drugim tehnologijam energy-storage.news.
Prednosti: Visoka učinkovitost (~90 %), hiter odziv, hitro padajoči stroški, dokazana zmogljivost (na tisoče ciklov) in vsestranskost – od majhnih celic do velikih kontejnerjev enerpoly.com.
Omejitve: Omejene surovine (litij itd.) s tveganji v dobavni verigi, tveganje požara/termičnega uhajanja (zmanjšano z LFP kemijo in varnostnimi sistemi) ter ekonomske omejitve pri trajanju nad ~4–8 ur (kjer so lahko alternativne shranjevalne rešitve cenejše) energy-storage.news. Prav tako se lahko zmogljivost Li-ionskih baterij poslabša v ekstremnem mrazu, čeprav nove kemijske prilagoditve (kot je dodajanje silicija ali uporaba anod iz litijevega titanata) in hibridni paketi to skušajo izboljšati.
»Litij-ionske baterije ostajajo idealne za kratkotrajne aplikacije (1–4 ure), vendar se stroškovna učinkovitost zmanjša pri daljšem shranjevanju, kar predstavlja priložnost za pojav alternativnih tehnologij,« navaja nedavna industrijska analiza enerpoly.com. Z drugimi besedami, prevlada Li-iona se nadaljuje tudi v letu 2025, vendar baterije naslednje generacije čakajo v ozadju, da odpravijo njegove pomanjkljivosti.
Onkraj litija: Preboji baterij naslednje generacije
Čeprav danes prevladuje Li-ion, dozoreva val baterijskih tehnologij naslednje generacije – obljubljajo večjo energijsko gostoto, daljše trajanje, cenejše materiale ali izboljšano varnost. V letih 2024–2025 je prišlo do pomembnega napredka pri teh alternativnih kemijah:
Trdninske baterije (litij-kovinske baterije)
Trdninske baterije nadomestijo tekoči elektrolit v Li-ionskih celicah s trdno snovjo, kar omogoča uporabo anode iz litijeve kovine. To bi lahko drastično povečalo energijsko gostoto (za daljši doseg električnih vozil) in zmanjšalo tveganje požara (trdni elektroliti niso vnetljivi). Več akterjev je bilo v središču pozornosti:
- Toyota je napovedala »tehnološki preboj« in pospešila razvoj trdnih baterij, z namenom, da bi trdne EV baterije uvedla do 2027–2028 electrek.coelectrek.co. Toyota trdi, da se bo njen prvi avtomobil s trdno baterijo napolnil v 10 minutah in dosegel 750 milj (1.200 km) dosega, z 80 % napolnjenosti v približno 10 minutah electrek.co. »V nekaj letih bomo predstavili električna vozila s trdnimi baterijami … vozilo, ki se bo napolnilo v 10 minutah in omogočilo 1.200 km dosega,« je povedal Toyota izvršni direktor Vikram Gulati electrek.co. Vendar pa množične proizvodnje ni pričakovati pred 2030 zaradi proizvodnih izzivov electrek.co.
- QuantumScape, Solid Power, Samsung in drugi prav tako razvijajo trdne celice. Prototipi kažejo obetavno energijsko gostoto (morda 20–50 % boljšo kot današnje Li-ionske) in življenjsko dobo, vendar je povečanje proizvodnje zahtevno. Strokovno mnenje: Trdne baterije so »potencialni prelomniki igre«, vendar verjetno ne bodo vplivale na potrošniške trge pred koncem 2020-ih electrek.co.
Prednosti: Višja energijska gostota (lažja električna vozila z daljšim dosegom), izboljšana varnost (manjše tveganje za požar), morda hitrejše polnjenje.
Omejitve: Draga in zapletena množična proizvodnja; materiali, kot so na dendrite odporni trdni elektroliti, so še vedno v fazi optimizacije. Komercialni časovni okvirji ostajajo 3–5 let v prihodnosti, zato bo 2025 bolj leto prototipov in pilotnih linij kot množične uvedbe.
Litij-žveplove baterije
Litij-žveplove (Li-S) baterije predstavljajo napredek v shranjevanju energije z uporabo izjemno lahkega žvepla namesto težkih kovinskih oksidov za katodo. Žveplo je obilno, poceni in lahko teoretično shrani veliko več energije na težo – kar omogoča celice z do 2x večjo energijsko gostoto kot Li-ionske lyten.com. Težava je bila kratka življenjska doba (»polisulfitni shuttle« povzroča degradacijo). Leta 2024 je Li-S dosegel velik napredek proti komercializaciji:
- Ameriški startup Lyten je začel pošiljati 6,5 Ah litij-žveplove prototipne celice avtomobilskim proizvajalcem, vključno s Stellantisom, za testiranje lyten.com. Te “A-vzorec” Li-S baterije se ocenjujejo za uporabo v električnih vozilih, dronih, letalstvu in vojaške namene lyten.com. Lytenova Li-S tehnologija uporablja lastniški 3D grafen za stabilizacijo žvepla. Podjetje trdi, da bi lahko njihove celice dosegle 400 Wh/kg (približno dvakrat več kot običajna EV baterija) in bi jih lahko proizvajali na obstoječih proizvodnih linijah za Li-ionske baterije lyten.com.
- Lytenova glavna direktorica za baterijsko tehnologijo, Celina Mikolajczak, pojasnjuje privlačnost: “Elektrifikacija za množični trg in cilji neto nič zahtevajo baterije z večjo energijsko gostoto, manjšo težo in nižjimi stroški, ki jih je mogoče v celoti pridobiti in proizvajati v velikem obsegu z uporabo lokalno razpoložljivih materialov. To je Lytenova litij-žveplova baterija.” lyten.com Z drugimi besedami, Li-S bi lahko odpravil drage kovine – žveplo je poceni in široko dostopno, in nikelj, kobalt ali grafit niso potrebni v Lytenovi zasnovi lyten.com. To pomeni predvideno 65 % nižji ogljični odtis kot Li-ionske baterije in zmanjšuje skrbi glede dobavnih verig lyten.com.
- Drugje so raziskovalci (npr. Univerza Monash v Avstraliji) poročali o izboljšanih Li-S prototipih, celo prikazali izjemno hitro polnjenje Li-S celic za električne tovornjake na dolge razdalje techxplore.com. Podjetja, kot je OXIS Energy (zdaj ne deluje) in druga, so tlakovala pot, zdaj pa več pobud cilja na komercialni Li-S do sredine/konca 2020-ih.
Prednost: Izjemno visoka energijska gostota (lažje baterije za vozila ali letala), nizkocenovni materiali (žveplo) in brez odvisnosti od redkih kovin.
Omejitve: Zgodovinsko gledano imajo slabo življenjsko dobo (čeprav novi dizajni obljubljajo napredek) in nižjo učinkovitost. Li-S baterije imajo tudi nižjo volumetrično gostoto (zavzamejo več prostora) in bodo verjetno najprej služile nišnim potrebam po visoki gostoti (droni, letalstvo), preden bodo zamenjale baterije za električna vozila. Pričakovan časovni okvir: Zgodnje Li-S baterije bodo morda omejeno uporabljene v letalstvu ali obrambi do 2025–2026 lyten.com, širša komercialna uporaba v električnih vozilih pa kasneje, če bodo težave z vzdržljivostjo popolnoma rešene.
Natrij-ionske baterije
Natrij-ionske (Na-ionske) baterije so se pojavile kot privlačna alternativa za določene uporabe, saj izkoriščajo nizke stroške in obilno zalogo natrija (iz navadne soli) namesto litija. Čeprav natrij-ionske celice shranijo nekoliko manj energije na težo kot Li-ionske, ponujajo velike prednosti pri stroških in varnosti, kar je spodbudilo intenziven razvoj, zlasti na Kitajskem. Nedavni preboji vključujejo:
- CATL (Contemporary Amperex Technology Co.), največji proizvajalec baterij na svetu, je konec leta 2024 predstavil svojo drugo generacijo natrij-ionske baterije, ki naj bi presegla 200 Wh/kg energijske gostote (v primerjavi s ~160 Wh/kg v prvi generaciji) ess-news.com. Glavni znanstvenik CATL, dr. Wu Kai, je povedal, da bo nova Na-ionska baterija predstavljena leta 2025, množična proizvodnja pa se bo povečala kasneje (pričakovano do 2027) ess-news.com. Omeniti velja, da je CATL razvil celo hibridni baterijski paket (imenovan “Freevoy”), ki združuje natrij-ionske in litij-ionske celice, da izkoristi prednosti obeh ess-news.com. V tej zasnovi natrij-ionske celice obvladujejo ekstremno mrzle pogoje (ohranjajo napolnjenost do -30 °C) in omogočajo hitro polnjenje, medtem ko Li-ionske zagotavljajo višjo osnovno energijsko gostoto ess-news.com. Ta hibridni paket, namenjen električnim in priključnim hibridnim vozilom, lahko zagotovi več kot 400 km dosega in 4C hitro polnjenje, pri čemer natrij-ionske celice omogočajo delovanje v okolju do -40 °C ess-news.com.
- BYD, še en kitajski velikan na področju baterij/EV, je leta 2024 napovedal, da je njegova natrij-ionska tehnologija dovolj znižala stroške, da bo do leta 2025 dosegla stroške litij-železo-fosfatnih (LFP) baterij, dolgoročno pa bi lahko bila 70 % cenejša od LFP ess-news.com. BYD je začel graditi tovarno natrijevih baterij s kapaciteto 30 GWh in konec leta 2024 predstavil, kar imenuje prvi visokozmogljivi sistem za shranjevanje energije (ESS) z natrij-ionskimi baterijami na svetu ess-news.com. BYD-jev “Cube SIB” kontejner shrani 2,3 MWh na enoto (približno polovico energije enakovrednega Li-ionskega kontejnerja zaradi nižje energijske gostote)ess-news.com. Za dostavo na Kitajskem je predviden v 3. četrtletju 2025 s ceno na kWh podobno kot LFP baterije ess-news.com. BYD poudarja odlično delovanje natrij-ionskih baterij v mrazu, dolgo življenjsko dobo in varnost (brez litija pomeni manjše tveganje za požar) ess-news.com.
- Pogled industrije: Generalni direktor CATL Robin Zeng je drzno napovedal, da bi natrij-ionske baterije lahko “nadomestile do 50 % trga litij-železo-fosfatnih baterij” v prihodnosti ess-news.com. To odraža zaupanje, da bo Na-ion prevzel velik delež na področju stacionarnega shranjevanja in vstopnih EV, kjer so zahteve po energijski gostoti zmerne, a je cena ključna. Ker je natrij poceni in razširjen, Na-ionske celice pa lahko uporabljajo aluminij (cenejši od bakra) za zbiralnike toka, so stroški surovin bistveno nižji kot pri Li-ion ess-news.comess-news.com. Poleg tega ima natrij-ionska kemija odlično odpornost na nizke temperature in jo je mogoče varno napolniti na 0V za transport, kar poenostavi logistiko.
Prednosti: Nizka cena in obilica materialov (brez litija, kobalta ali niklja), izboljšana varnost (ne vnetljive elektrolitske formulacije, manjše tveganje za termični pobeg), dobro delovanje v hladnem podnebju in potencial za dolgo življenjsko dobo. Idealno za veliko stacionarno shranjevanje in cenovno dostopne električne avtomobile.
Omejitve: Nižja energijska gostota (~20–30 % manj kot Li-ionske) pomeni težje baterije za enako količino naboja – to je sprejemljivo za shranjevanje v omrežju, manjša slabost za mestne avtomobile, a manj primerno za vozila z daljšim dosegom, razen če pride do izboljšav. Prav tako se industrija Na-ionskih baterij šele razvija; svetovna proizvodnja in dobavne verige bodo potrebovale nekaj let, da dozorijo. Spremljajte pilotne projekte v letih 2025–2026 (verjetno bo vodilna Kitajska) in prve naprave na Na-ionske baterije (morda nekateri kitajski modeli električnih vozil ali e-koles na Na-ionske baterije že do leta 2025).
Pretokovne baterije (vanadij, železo in druge)
Pretokovne baterije shranjujejo energijo v rezervoarjih s tekočimi elektroliti, ki jih prečrpavajo skozi sklop celic za polnjenje ali praznjenje. Energija (velikost rezervoarja) je ločena od moči (velikost sklopa celic), zato so zelo primerne za shranjevanje z dolgo trajnostjo (8+ ur) in dolgo življenjsko dobo ciklov. Najbolj uveljavljena vrsta je vanadijeva redoks pretokovna baterija (VRFB), leto 2024 pa je prineslo mejnik: na Kitajskem je bil dokončan največji pretokovni baterijski sistem na svetu energy-storage.news.
- Rekordni projekt na Kitajskem: Rongke Power je zaključil namestitev 175 MW / 700 MWh vanadijeve pretokovne baterije v Ulanqabu (Wushi), Kitajska – trenutno največje pretokovno baterijsko skladišče na svetu energy-storage.news. Ta ogromen sistem s 4-urno zmogljivostjo bo zagotavljal stabilnost omrežja, zmanjševanje konic in integracijo obnovljivih virov v lokalno omrežje energy-storage.news. Strokovnjaki iz industrije so poudarili pomen: »700 MWh je velika baterija – ne glede na tehnologijo. Žal se pretokovne baterije te velikosti pojavljajo le na Kitajskem,« je povedal Mikhail Nikomarov, veteran sektorja pretokovnih baterij energy-storage.news. Kitajska namreč močno podpira projekte z vanadijevimi pretokovnimi baterijami; Rongke Power je pred tem zgradil 100 MW / 400 MWh VRFB v Dalianu (začetek obratovanja 2022) energy-storage.news. Ti projekti dokazujejo, da je mogoče pretokovne baterije povečati na stotine MWh in tako zagotoviti shranjevanje energije z dolgo trajnostjo (LDES) ter izvajati naloge, kot je črni zagon omrežja (kot so prikazali v Dalianu) energy-storage.news.
- Prednosti pretočnih baterij: Običajno lahko opravijo desettisoče ciklov z minimalno degradacijo, kar omogoča življenjsko dobo 20+ let. Elektroliti (vanadij v kisli raztopini za VRFB, ali druge kemije kot so železo, cink-brom ali organski spojine v novejših pretočnih zasnovah) se pri normalnem delovanju ne porabljajo in ni nevarnosti požara. To poenostavi vzdrževanje in zagotavlja zelo visoko varnost.
- Nedavni razvoj: Izven Kitajske podjetja kot ESS Inc (ZDA) razvijajo železove pretočne baterije, medtem ko drugi raziskujejo pretočne sisteme na osnovi cinka. V Avstraliji in Evropi so bili izvedeni manjši projekti (na ravni nekaj MWh). Izziv ostaja višji začetni strošek – »pretočne baterije imajo še vedno precej višji capex kot litij-ionske, ki danes prevladujejo na trgu« energy-storage.news. Toda za dolge trajanja (8–12 ur ali več) lahko pretočne baterije postanejo stroškovno konkurenčne na shranjeno kWh, saj je povečanje volumna rezervoarja cenejše kot zlaganje dodatnih Li-ion paketov. Vlade in elektro podjetja, ki jih zanima večurna shranjevanja za nočno ali večdnevno preusmerjanje obnovljivih virov, zdaj financirajo pilotne projekte pretočnih baterij kot obetavno rešitev LDES.
Prednosti: Odlična vzdržljivost (brez upada kapacitete skozi tisoče ciklov), prirojeno varne (brez nevarnosti požara in jih je mogoče pustiti popolnoma izpraznjene brez škode), enostavno prilagodljiva energijska kapaciteta (večje rezervoarje za več ur), ter uporaba razširjenih materialov (zlasti za železove ali organske pretočne baterije). Idealne za dolgotrajno stacionarno shranjevanje (od 8 ur do več dni) in pogosto cikliranje z dolgo življenjsko dobo.
Omejitve: Nizka energijska gostota (primerno le za stacionarno uporabo – rezervoarji s tekočino so težki in obsežni), višji začetni strošek na kWh v primerjavi z Li-ion pri kratkih trajanji, in večina kemij zahteva previdno ravnanje s korozivnimi ali strupenimi elektroliti (vanadijev elektrolit je kisel, cink-brom uporablja nevaren brom itd.). Prav tako imajo pretočne baterije običajno nižjo učinkovitost kroženja (~65–85% glede na tip) v primerjavi z Li-ion ~90%. Leta 2025 so pretočne baterije nišna, a rastoča panoga, pri čemer Kitajska vodi pri uvajanju. Pričakovati je nadaljnje izboljšave učinkovitosti in stroškov; nove kemije (kot so organske pretočne baterije z okolju prijaznimi molekulami ali hibridni pretočno-kondenzatorski sistemi) so v fazi raziskav in razvoja za širšo uporabo.
Druge nove baterije (cink, železo-zrak itd.)
Poleg zgoraj omenjenih je v razvoju ali zgodnji demonstraciji več »neznanih« baterijskih tehnologij:
- Baterije na osnovi cinka: Cink je poceni in varen. Poleg cink-bromidnih pretočnih celic obstajajo statične cinkove baterije, kot so cink-ionske (z vodno osnovanim elektrolitom) in cink-zračne baterije (ki proizvajajo energijo z oksidacijo cinka z zrakom). Kanadsko podjetje Zinc8 in druga so razvijala cink-zračno shranjevanje za uporabo v omrežju (zmožno večurnega do večdnevnega shranjevanja), vendar je bil napredek počasen in Zinc8 se je v letih 2023–2024 soočal s finančnimi težavami. Drugo podjetje, Eos Energy Enterprises, uvaja cinkove baterije s hibridno katodo (vodna cinkova baterija) za 3–6 urno shranjevanje; vendar se je soočalo s proizvodnimi težavami. Cinkove baterije se na splošno ponašajo z nizko ceno in negorljivostjo, lahko pa trpijo zaradi nastajanja dendritov ali izgube učinkovitosti. Leto 2025 bi lahko prineslo izboljšane cinkove zasnove (z dodatki in boljšimi membranami), ki bi lahko ponudile cenejšo alternativo Li-ionskim baterijam za stacionarno shranjevanje, če bo povečanje proizvodnje uspešno.
- Železovo-zračne baterije: Nova “rjavinska baterija”, ki jo je razvilo ameriško zagonsko podjetje Form Energy, je pritegnila pozornost kot 100-urna rešitev za elektroenergetsko omrežje. Železovo-zračne baterije shranjujejo energijo z rjavenjem železnih pelet (polnjenje) in kasnejšo odstranitvijo rje (praznjenje), kar je v bistvu nadzorovan oksidacijsko-redukcijski cikel energy-storage.news. Reakcija je počasna, a izjemno poceni – železo je obilno in baterija lahko zagotavlja večdnevno energijo po nizki ceni, čeprav z nizko učinkovitostjo (~50–60 %) in počasnim odzivom. Avgusta 2024 je Form Energy začel gradnjo svojega prvega pilotnega projekta za omrežje: 1,5 MW / 1500 MWh (100-urna) železovo-zračna baterija z Great River Energy v Minnesoti energy-storage.news. Projekt bo zaživel konec leta 2025 in bo ocenjen v večletnem obdobju energy-storage.news. Form načrtuje tudi večje sisteme, kot je 8,5 MW / 8.500 MWh namestitev v Mainu, ki jo podpira ameriško ministrstvo za energijo energy-storage.news. Te železovo-zračne baterije se polnijo več ur, ko je na voljo presežek obnovljive energije (npr. vetrovni dnevi), nato pa lahko neprekinjeno praznijo več kot 4 dni, ko je to potrebno. Izvršni direktor Form Energy Mateo Jaramillo si predstavlja, da bo to omogočilo, da obnovljivi viri delujejo kot osnovna energija: “omogoča, da obnovljiva energija služi kot ‘osnovna’ za omrežje” s pokrivanjem dolgih obdobij brez vetra ali sonca energy-storage.news. Vodja Great River Energy Cole Funseth je dodal: “Upamo, da nam bo ta pilotni projekt pomagal voditi pot do večdnevnega shranjevanja in morebitne širitve v prihodnosti.” energy-storage.news
- Prednost: Izjemno dolga doba shranjevanja po izjemno nizki ceni z uporabo rje – železovo-zračne baterije bi lahko stale le delček cene Li-ionskih na kWh za zelo dolgotrajno shranjevanje, pri čemer uporabljajo varne, razpoložljive materiale. Idealno za nujno rezervno napajanje in sezonsko shranjevanje, ne le za dnevne cikle.
- Omejitve: Nizka učinkovitost kroženja (približno polovica energije se izgubi pri pretvorbi), zelo velika površina (ker je energijska gostota nizka) in počasno prilagajanje – ni primerno za potrebe po hitrem odzivu. Je dopolnilo, ne zamenjava za hitre baterije. Leta 2025 je ta tehnologija še vedno v pilotni fazi, a če bo uspešna, bi lahko rešila najtežji izziv: večdnevno zanesljivost samo z obnovljivimi viri.
- Superkondenzatorji in ultrakondenzatorji: Niso baterije v pravem pomenu besede, a jih velja omeniti – ultrakondenzatorji (električni kondenzatorji z dvojnim slojem in novi grafenski superkondenzatorji) shranjujejo energijo elektrostatično. Polnijo in praznijo se v nekaj sekundah z izjemno močjo in zdržijo več kot milijon ciklov. Slabost je nizka energijska gostota glede na težo. Leta 2025 se ultrakondenzatorji uporabljajo v nišnih vlogah: sistemi za regenerativno zaviranje, stabilizatorji omrežja za kratke izpade in kot rezerva za kritične objekte. Raziskave potekajo na področju hibridnih sistemov baterija-kondenzator, ki bi lahko združevali visoko energijo in visoko moč z združevanjem tehnologij hfiepower.com. Na primer, nekatera električna vozila uporabljajo majhne superkondenzatorje skupaj z baterijami za hitro pospeševanje in shranjevanje energije pri zaviranju. Novi ogljikovi nanomateriali (kot je grafen) postopoma izboljšujejo energijsko gostoto kondenzatorjev. Čeprav niso rešitev za množično shranjevanje, so superkondenzatorji pomemben dodatek za shranjevanje pri premoščanju zelo kratkoročnih vrzeli (sekunde do minute) in zaščiti baterij pred močnimi sunki električne energije.
Mehansko shranjevanje energije: gravitacija, voda in zrak
Medtem ko so baterije v središču pozornosti, mehanske metode shranjevanja energije tiho zagotavljajo hrbtenico dolgoročnega shranjevanja. Pravzaprav ima največji delež svetovne zmogljivosti shranjevanja energije danes mehansko shranjevanje, pri čemer vodi črpalna hidroenergija. Te tehnike pogosto izkoriščajo preprosto fiziko – gravitacijo, tlak ali gibanje – za shranjevanje ogromnih količin energije v velikem obsegu.
Črpalno hidro shranjevanje – Velika “vodna baterija”
Črpalno shranjevanje hidroenergije (PSH) je najstarejša in daleč največja tehnologija shranjevanja energije po zmogljivosti na svetu. Deluje tako, da v času presežka elektrike črpa vodo v zgornji rezervoar, nato pa jo po potrebi spušča skozi turbine, da proizvaja elektriko. Leta 2023 je svetovna zmogljivost črpalne hidroenergije dosegla 179 GW v stotinah elektrarn nha2024pshreport.com – kar predstavlja veliko večino vse shranjene energije na Zemlji. Za primerjavo: vsa baterijska shranjevanja skupaj dosegajo le nekaj deset GW (čeprav hitro rastejo).
Nedavni razvoj:
- Rast črpalne hidroenergije je bila desetletja počasna, vendar se zanimanje ponovno povečuje, saj narašča potreba po dolgoročnem shranjevanju energije. Mednarodno združenje za hidroenergijo je poročalo o 6,5 GW novih črpalnih hidroelektrarn v letu 2023, s čimer je svetovna skupna zmogljivost dosegla 179 GW nha2024pshreport.com. Ambiciozni cilji predvidevajo več kot 420 GW do leta 2050 za podporo omrežju z neto ničelnimi emisijami nha2024pshreport.com. V ZDA je na primer predlaganih 67 novih projektov črpalnih hidroelektrarn (skupaj >50 GW) v 21 zveznih državah nha2024pshreport.com.
- Kitajska agresivno širi črpalno hidroenergijo – največja črpalna hidroelektrarna na svetu v Fengningu (Hebei, Kitajska) je bila nedavno priključena na omrežje, z močjo 3,6 GW. Kitajska načrtuje doseči 80 GW črpalnega shranjevanja do leta 2027 na poti k vključevanju ogromnih količin obnovljivih virov hydropower.org.
- Novi pristopi v načrtovanju vključujejo sisteme zaprte zanke (rezervoarji izven rek) za zmanjšanje vpliva na okolje, podzemno črpalno shranjevanje (uporaba opuščenih rudnikov ali kamnolomov kot spodnjih rezervoarjev) in celo sisteme na oceanu (črpanje morske vode v rezervoarje na pečinah ali uporaba globokomorskega pritiska). Nenavaden primer: raziskovalci preučujejo “črpalno hidroenergijo v škatli” z uporabo težkih tekočin ali trdnih uteži v jaških, kjer je geografija ugodna.
Prednosti: Ogromna zmogljivost – elektrarne lahko shranijo gigavatne ure ali celo TWh energije (npr. velika črpalna hidroelektrarna lahko deluje 6–20+ ur pri polni moči). Dolga življenjska doba (50+ let), visoka učinkovitost (~70–85 %) in hiter odziv na potrebe omrežja. Ključno je, da črpalna hidroenergija zagotavlja zanesljivo dolgoročno shranjevanje in storitve stabilnosti omrežja (inercija, regulacija frekvence), ki jih same baterije težko zagotavljajo v velikem obsegu. Gre za preverjeno tehnologijo z dobro znano ekonomiko.
Omejitve: Odvisno od geografije – potrebne so ustrezne višinske razlike in razpoložljivost vode. Okoljski pomisleki glede poplavljanja zemljišč za rezervoarje in spreminjanja rečnih ekosistemov lahko otežijo odobritev novih projektov. Visoki začetni stroški in dolgi časi gradnje so ovira (črpalna hidroelektrarna je v bistvu velik infrastrukturni projekt). Prav tako, čeprav je odlična za večurno shranjevanje, črpalna hidroenergija ni zelo modularna ali prilagodljiva glede lokacije. Kljub tem izzivom ostaja črpalna hidroenergija “velika baterija” nacionalnih omrežij, številne države pa jo ponovno preučujejo, ko si prizadevajo za 100 % obnovljivo energijo. Na primer, ameriško ministrstvo za energijo ocenjuje, da bo potreben znaten porast črpalne hidroenergije; ZDA imajo danes približno 22,9 GW rff.org in za prihodnje potrebe po zanesljivosti bo potrebnih še več.
Shranjevanje energije z gravitacijo – dvigovanje in spuščanje masivnih uteži
Če črpalna hidroelektrarna dviguje vodo, shranjevanje energije z gravitacijo je koncept dvigovanja trdnih mas za shranjevanje energije. Več inovativnih podjetij se je v zadnjih letih lotilo tega, v bistvu ustvarjajo “mehansko baterijo” z dvigovanjem težkih uteži in njihovim spuščanjem za sproščanje energije. Leta 2024–2025 je prišlo do prelomnice, saj so prvi sistemi za shranjevanje z gravitacijo v polnem obsegu začeli obratovati:
- Energy Vault, švicarsko-ameriški startup, je zgradil 25 MW / 100 MWh gravitacijski sistem za shranjevanje v Rudongu na Kitajskem – prvi tovrstni sistem v velikem merilu energy-storage.news. Ta sistem, imenovan EVx, dviguje 35-tonske kompozitne bloke v visoko zgradbo ob polnjenju, nato jih spušča in s tem poganja generatorje za praznjenje. Do maja 2024 je bil sistem uspešno zagnan energy-storage.news. To je prvi ne-črpalni hidro gravitacijski sistem te velikosti, ki dokazuje, da koncept lahko deluje na ravni elektroenergetskega omrežja energy-storage.news. Direktor Energy Vaulta, Robert Piconi, je izpostavil dosežek: “To testiranje dokazuje, da ima tehnologija shranjevanja energije z gravitacijo potencial, da odigra ključno vlogo pri podpori energetske tranzicije in ciljev razogljičenja Kitajske, največjega trga za shranjevanje energije na svetu.” energy-storage.news
- Projekt na Kitajskem je zgrajen z lokalnimi partnerji na podlagi licence, v pripravi pa jih je še več – načrtovanih je osem projektov s skupno zmogljivostjo 3,7 GWh na Kitajskem energy-storage.news. Energy Vault sodeluje tudi s podjetji, kot je Enel, za postavitev 18 MW/36 MWh sistema v Teksasu, ki bo prva gravitacijska baterija v Severni Ameriki enelgreenpower.com, ess-news.com.
- Kako deluje: Ko je na voljo presežna energija (na primer opoldanski sončni vrh), motorji poganjajo mehanski žerjavni sistem za dvigovanje več deset masivnih uteži na vrh strukture (ali dvigovanje težkih blokov na stolp). Tako se shrani potencialna energija. Kasneje, ko je potrebna energija, se bloki spuščajo, motorji pa se spremenijo v generatorje za proizvodnjo elektrike. Učinkovitost kroženja je okoli 75–85 %, odzivni čas pa je hiter (skoraj takojšnja mehanska vključitev). Gre v bistvu za različico črpalne hidroelektrarne brez vode – s trdnimi utežmi.
- Drugi gravitacijski koncepti: Drugo podjetje, Gravitricity (VB), je preizkusilo uporabo opuščenih rudniških jaškov za obešanje težkih uteži. Leta 2021 so izvedli 250 kW demonstracijo s spuščanjem 50-tonske uteži v rudniškem jašku. Prihodnji načrti ciljajo na večmegavatne sisteme z uporabo obstoječe rudniške infrastrukture – pameten pristop ponovne uporabe. Obstajajo tudi koncepti gravitacijskega shranjevanja na tirih (vlaki, ki vlečejo težke vagone navkreber kot shranjevanje, kot nekateri prototipi v puščavi Nevade), čeprav so ti še eksperimentalni.
Prednosti: Uporablja poceni materiale (betonski bloki, jeklo, gramoz itd.), potencialno dolga življenjska doba (samo motorji in žerjavi – minimalna degradacija skozi čas) in možnost skaliranja na visoke moči. Brez goriva ali elektrokemičnih omejitev, postavi se lahko kjerkoli, kjer je mogoče zgraditi trdno strukturo ali jašek. Prav tako je zelo okolju prijazno v primerjavi z velikimi jezovi – brez vpliva na vodo ali ekosistem, le fizični odtis.
Omejitve: Nižja energijska gostota kot pri baterijah – gravitacijski sistemi potrebujejo visoke strukture ali globoke jaške in veliko težkih blokov za shranjevanje večje količine energije, zato je odtis na MWh velik. Stroški gradnje za prilagojene strukture so lahko visoki (čeprav je Energy Vault delal na uporabi modularnih zasnov). Prav tako je lahko sprejemanje v skupnosti izziv (predstavljajte si 20-nadstropni betonski stolp uteži na obzorju). Gravitacijsko shranjevanje je v zgodnji fazi in čeprav obetavno, mora še dokazati, da je dolgoročno stroškovno konkurenčno in zanesljivo. Do leta 2025 tehnologija še dozoreva, a se očitno premika naprej z dejanskimi namestitvami.
Prvi komercialni gravitacijski sistem za shranjevanje energije podjetja Energy Vault (25 MW/100 MWh) v Rudongu na Kitajskem uporablja ogromne bloke, ki se dvigujejo in spuščajo v stolpu za shranjevanje energije energy-storage.news. Ta 20-nadstropna struktura je prva svetovna velika nehidro gravitacijska shranjevalna naprava.
Shranjevanje energije s stisnjenim zrakom in tekočim zrakom – shranjevanje energije v zračnem tlaku
Uporaba stisnjenega plina za shranjevanje energije je še ena uveljavljena ideja, ki doživlja nov val inovacij. Sistemi za shranjevanje energije s stisnjenim zrakom (CAES) obstajajo že od 70. let prejšnjega stoletja (dve veliki elektrarni v Nemčiji in Alabami uporabljata izvenkončno energijo za stiskanje zraka v podzemne jame, nato pa ga pri vršnih obremenitvah zgorevajo s plinom za proizvodnjo elektrike). Sodobni pristopi pa želijo CAES narediti bolj zelen in učinkovit, tudi brez fosilnih goriv:
- Napredni adiabatski CAES (A-CAES): Nova generacija CAES zajame toploto, ki nastane med stiskanjem zraka, in jo ponovno uporabi med ekspanzijo, s čimer se izogne potrebi po zgorevanju zemeljskega plina. Kanadsko podjetje Hydrostor je tu vodilno. V začetku leta 2025 je Hydrostor zagotovil 200 milijonov dolarjev naložb za razvoj A-CAES projektov v Severni Ameriki in Avstraliji energy-storage.news. Prav tako so prejeli pogojno jamstvo za posojilo v višini 1,76 milijarde dolarjev od ameriškega DOE za ogromen projekt v Kalifornijienergy-storage.news. Hydrostorjev načrtovani “Willow Rock” CAES v Kaliforniji je 500 MW / 4.000 MWh (8 ur), pri čemer za shranjevanje stisnjenega zraka uporabljajo solno jamo energy-storage.news. Imajo tudi 200 MW / 1.600 MWh projekt v Avstraliji (Broken Hill, “Silver City”), kjer je začetek gradnje predviden za leto 2025 energy-storage.news.
- Kako deluje A-CAES: Elektrika poganja kompresorje, ki stisnejo zrak, vendar se toplota namesto, da bi se odvajala (kot pri tradicionalnem CAES), shrani (na primer, Hydrostor uporablja sistem vode in toplotnih izmenjevalcev za zajem toplote v tlačnem vodnem krogu) energy-storage.news. Stisnjen zrak se običajno hrani v zatesnjeni podzemni jami. Pri praznjenju se shranjena toplota vrne zraku (ga ponovno segreje), ko se sprosti za pogon turbinskega generatorja. Z recikliranjem toplote lahko A-CAES doseže 60–70 % učinkovitost, kar je precej bolje kot približno 40–50 % starejših CAES, ki so toploto izgubljali energy-storage.news. Če ga poganja obnovljiva elektrika, ne povzroča emisij ogljika.
- Izjava strokovnjaka: “Shranjevanje energije s stisnjenim zrakom se polni s stiskanjem zraka v jami in prazni skozi ogrevalni sistem in turbino… Pri [tradicionalnem] CAES je mogoče povrniti manj kot 50 % energije, saj se toplotna energija izgubi. A-CAES to toploto shrani za izboljšanje učinkovitosti,” kot je pojasnjeno v analizi Energy-Storage.news energy-storage.news.
- Shranjevanje energije s tekočim zrakom (LAES): Namesto stiskanja zraka pod visokim pritiskom lahko zrak utekočinite s superhlajenjem na -196 °C. Tekoči zrak (večinoma tekoči dušik) se shranjuje v izoliranih rezervoarjih. Za proizvodnjo elektrike se tekočina prečrpa in izhlapi nazaj v plin, ki se razširi skozi turbino. Britansko podjetje Highview Power je pionir te tehnologije. Oktobra 2024 je Highview napovedal projekt LAES s kapaciteto 2,5 GWh na Škotskem, za katerega trdijo, da je največja elektrarna za shranjevanje energije s tekočim zrakom na svetu v razvoju energy-storage.news. Škotski prvi minister John Swinney ga je pohvalil: »Vzpostavitev največje naprave za shranjevanje energije s tekočim zrakom na svetu v Ayrshiru dokazuje, kako dragocena je Škotska pri zagotavljanju nizkoogljične prihodnosti…« energy-storage.news. Ta obrat (v Hunterstonu) bo zagotovil ključno shranjevanje za vetrne elektrarne na morju in pomagal reševati omejitve omrežja energy-storage.news.
- Highview že od leta 2018 upravlja LAES demonstrator 5 MW / 15 MWh blizu Manchestra energy-storage.news. Nova razširitev na Škotskem (50 MW za 50 ur = 2,5 GWh) kaže zaupanje v izvedljivost tehnologije. Highview je leta 2024 zbral tudi 300 milijonov funtov (s podporo britanske državne infrastrukturne banke in drugih) za izgradnjo LAES s kapaciteto 300 MWh v Manchestru in zagon večje flote en.wikipedia.org.
- Prednosti LAES: Uporablja splošno dostopne komponente (industrijske stroje za utekočinjanje in raztezanje zraka), tekoči zrak pa ima visoko energijsko gostoto za mehansko shranjevanje (veliko bolj kompakten kot kaverno CAES, čeprav manj gost kot baterije). Postaviti ga je mogoče skoraj kjerkoli in ne vsebuje eksotičnih materialov. Predvidena učinkovitost je okoli 50–70 %, omogoča pa dolgotrajno dobavo (ure do dni) z velikimi rezervoarji.
- LAES lahko kot stranski produkt oddaja tudi zelo hladen zrak, ki se lahko uporabi za hlajenje ali povečanje učinkovitosti proizvodnje elektrike (Highviewova zasnova vključuje nekatere od teh sinergij). Škotski projekt je prejel državno podporo prek novega tržnega mehanizma cap-and-floor za dolgoročno shranjevanje, kar kaže, da se politika usklajuje za podporo takšnim projektomenergy-storage.news.
Prednosti (za CAES in LAES): Zmožnost dolgotrajnega shranjevanja (od nekaj ur do več deset ur), uporaba poceni delovnega medija (zrak!), možnost gradnje v velikem obsegu za podporo omrežju in dolga življenjska doba. Prav tako naravno zagotavljajo nekaj inercije omrežju (vrteče turbine), kar pomaga pri stabilnosti. Ni strupenih materialov ali tveganja požara.
Omejitve: Nižja učinkovitost kroženja kot pri elektrokemičnih baterijah (razen če se odpadna toplota uporabi drugje). CAES zahteva ustrezno geologijo za jame (čeprav obstajajo nadzemni CAES rezervoarji za manjše obsege). LAES zahteva ravnanje z zelo hladkimi tekočinami in ima nekaj izgub zaradi izhlapevanja pri dolgotrajnem shranjevanju. Obe tehnologiji sta kapitalsko intenzivni – smiselni sta v velikem obsegu, nista pa tako modularni kot baterije. Leta 2025 sta ti tehnologiji na pragu komercializacije, pri čemer sta ključna preizkusna primera Highview in Hydrostor. Če dosežeta cilje glede zmogljivosti in stroškov, bi lahko v poznih 2020-ih in kasneje zapolnili dragoceno nišo za premik energije v velikem obsegu.
Konceptna slika Hydrostorjevega načrtovanega 4 GWh naprednega projekta shranjevanja energije s stisnjenim zrakom v Kaliforniji energy-storage.news. Takšne A-CAES elektrarne shranjujejo energijo s črpanjem zraka v podzemne jame in lahko zagotavljajo več kot 8 ur električne energije, kar pomaga uravnotežiti omrežje ob daljših prekinitvah obnovljivih virov.
Vztrajniki in druge mehanske shrambe
Vztrajniki: Te naprave shranjujejo energijo kot kinetično energijo z vrtenjem rotorja z veliko maso pri visokih hitrostih v okolju z nizkim trenjem. Polnijo in praznijo se lahko v nekaj sekundah, zato so odlični za kakovost električne energije in regulacijo frekvence omrežja. Sodobni vztrajniki (s kompozitnimi rotorji in magnetnimi ležaji) so bili uporabljeni za podporo omrežju – na primer 20 MW vztrajnikova elektrarna (Beacon Power) v New Yorku že leta pomaga stabilizirati frekvenco. Vztrajniki imajo omejeno trajanje energije (običajno se popolnoma izpraznijo v nekaj minutah), zato niso primerni za dolgoročno shranjevanje, a za kratke izbruhe in hiter odziv so odlični. V letih 2024–25 se nadaljuje raziskovanje vztrajnikov z večjimi zmogljivostmi in celo integriranih sistemov (npr. vztrajniki v kombinaciji z baterijami za obvladovanje hitrih prehodov). Uporabljajo se tudi v objektih, kot so podatkovni centri, za neprekinjeno napajanje (zagotavljanje premostitvene energije za nekaj sekund, dokler se ne zaženejo generatorji).
Druge eksotične ideje: Inženirji so ustvarjalni – obstajajo predlogi za shranjevanje z lebdečimi utežmi (uporaba globokih rudniških jaškov ali celo podvodnih vreč v oceanu), shranjevanje s črpanjem toplote (uporaba toplotnih črpalk za shranjevanje energije kot temperaturne razlike v materialih, nato pa pretvorba nazaj v elektriko s toplotnim strojem – področje, povezano s toplotnim shranjevanjem, o katerem bo govora v nadaljevanju), in sistemi z bojo na zvonec (shranjevanje stisnjenega zraka pod boje v oceanu). Čeprav so zanimive, so večinoma še eksperimentalne v letu 2025. Splošna tema je, da mehansko shranjevanje izkorišča osnovno fiziko in pogosto ima dolgo življenjsko dobo ter možnost delovanja v velikem obsegu – zato je ključen dodatek hitro razvijajočemu se svetu baterij.
Shranjevanje toplotne energije: toplota kot baterija
Ni vse shranjevanje energije neposredno povezano z elektriko – shranjevanje toplotne energije (toplote ali hladu) je pomembna strategija tako za elektroenergetske sisteme kot za potrebe ogrevanja/hlajenja. Shranjevanje toplotne energije (TES) vključuje zajemanje energije v segretem ali ohlajenem mediju in njeno kasnejšo uporabo. To lahko pomaga izravnati porabo energije in vključiti obnovljive vire, še posebej tam, kjer je povpraševanje po toploti veliko (zgradbe, industrija).Shranjevanje v staljeni soli in visokotemperaturno toplotno shranjevanje
Ena izmed preverjenih oblik TES je v sončnih termoelektrarnah s koncentriranjem (CSP), ki pogosto uporabljajo staljene soli za shranjevanje toplote sonca. CSP elektrarne (kot sta znani Noor v Maroku ali Ivanpah v Kaliforniji) s pomočjo ogledal usmerjajo sončno svetlobo na tekočino (olje ali staljeno sol), ki se segreje na visoke temperature (500+ °C). Ta toplota se lahko shrani v izoliranih rezervoarjih s staljeno soljo za več ur in se nato uporabi za proizvodnjo pare za turbine ponoči. Shranjevanje v staljeni soli je komercialno uporabljeno in zagotavlja več gigavatnih ur shranjevanja v CSP objektih po svetu, kar nekaterim sončnim elektrarnam omogoča dobavo elektrike tudi po sončnem zahodu (običajno 6–12 ur shranjevanja).
Poleg CSP se pojavljajo sistemi električnega toplotnega shranjevanja:
- Električno shranjevanje toplotne energije (ETES): Ti sistemi uporabljajo presežek elektrike za segrevanje materiala (kot so poceni kamni, pesek ali beton) na visoko temperaturo, nato pa kasneje uporabijo to toploto v toplotnem stroju (kot je parni cikel ali nov pretvornik toplote v elektriko), da pridobijo elektriko nazaj. Podjetja, kot je Siemens Gamesa, so v Nemčiji zgradila pilotni ETES, kjer so z uporovnimi tuljavami segrevali vulkanske kamne na ~750 °C, shranili približno 130 MWh toplote in jo kasneje izkoristili kot parno energijo. Čeprav se je ta pilotni projekt zaključil, je pokazal, da koncept deluje.
- “Peskovne baterije”: Leta 2022 je finski startup Polar Night Energy pritegnil pozornost z shranjevanjem toplote na osnovi peska – v bistvu velik izoliran silos peska, ki ga segrevajo z uporovnimi elementi. V letih 2023–2024 so to še povečali: 1 MW / 100 MWh peskovna baterija je bila postavljena na Finskem polarnightenergy.com, pv-magazine.com. Pesek se segreje na ~500 °C z uporabo poceni obnovljive energije, shranjena toplota pa se uporablja za daljinsko ogrevanje pozimi. Pesek je poceni in odličen medij za shranjevanje toplote (v dobro izoliranem silosu lahko toploto zadrži več tednov z minimalnimi izgubami). To ni namenjeno proizvodnji elektrike, ampak rešuje sezonsko shranjevanje obnovljive energije s prenosom poletne sončne energije (kot toplote) na zimsko povpraševanje po ogrevanju. To opisujejo kot “zelo finska stvar” – shranjevanje toplote iz mesecev brez sonca v obliki toplega peskovnika! euronews.com.
Prednosti: Toplotno shranjevanje pogosto uporablja cene materiale (soli, pesek, vodo, kamne) in ga je mogoče povečati na velike kapacitete po relativno nizki ceni na kWh. Za zagotavljanje toplote je lahko izjemno učinkovito (npr. uporovno segrevanje medija in kasnejša neposredna uporaba te toplote ima učinkovitost >90 % za ogrevanje). Ključno je za razogljičenje ogrevanja: namesto fosilnih goriv lahko obnovljivi viri polnijo toplotne zaloge, ki nato po potrebi oskrbujejo industrijske procese ali ogrevanje stavb.
Omejitve: Če je cilj pretvorba nazaj v elektriko, so toplotni cikli omejeni s Carnotovo učinkovitostjo, zato je skupna učinkovitost kroženja lahko 30–50 %. Tako ima TES kot del oskrbe z elektriko smisel le, če je na voljo zelo poceni presežna energija (ali če prinaša koristi soproizvodnje, kot je kombinirana proizvodnja toplote in elektrike). Toda za čisto toplotne namene je toplotno shranjevanje zelo učinkovito. Prav tako shranjevanje toplote za zelo dolga obdobja (sezonsko) zahteva izjemno dobro izolacijo ali termokemijsko shranjevanje (uporaba reverzibilnih kemijskih reakcij za shranjevanje toplote).
Fazno spremenljivi materiali (PCM) in kriogeno hlajenje
Drugi pristop: fazno spremenljivi materiali shranjujejo energijo, ko se talijo ali zmrzujejo pri ciljni temperaturi (shranjevanje latentne toplote). Na primer, shranjevanje ledu se uporablja v nekaterih velikih stavbah: ponoči se voda ohladi v led (z uporabo elektrike izven konic), nato pa se podnevi tali za klimatizacijo, s čimer se zmanjša poraba elektrike v času konic. Podobno lahko PCM, kot so različne soli, voski ali kovine, shranjujejo toploto v določenih temperaturnih območjih za industrijsko uporabo ali celo znotraj baterij električnih vozil (za upravljanje toplotnih obremenitev).
Na hladni strani tehnologije, kot je kriogeno shranjevanje energije, prekrivajo to, kar smo opisali kot LAES – v bistvu shranjevanje energije v obliki zelo hladnega tekočega zraka. To bi lahko prav tako šteli za toplotno, saj temeljijo na absorpciji toplote, ko tekočina prehaja v plin.
Toplotno shranjevanje v stavbah in industriji
Omeniti velja, da je rezidenčno toplotno shranjevanje tiho razširjeno: preprosti električni grelniki vode so v bistvu toplotne baterije (vodo segrevajo z elektriko, ko je ta poceni, in jo shranijo za kasnejšo uporabo). Programi pametnih omrežij vse pogosteje uporabljajo grelnike vode za izkoriščanje presežne sončne ali vetrne energije. Nekateri domovi v Evropi imajo toplotne baterije, ki uporabljajo materiale, kot so hidrati soli, za shranjevanje toplote iz toplotne črpalke ali upora in njeno kasnejšo sprostitev.
V industriji lahko visokotemperaturni TES zajame odpadno toploto iz procesov ali zagotovi visokotemperaturno toploto na zahtevo iz shranjene energije (npr. steklarska in jeklarska industrija raziskujeta toplotne opeke ali shranjevanje v staljeni kovini za zagotavljanje stalne toplote iz spremenljivega obnovljivega vira).
Vse te toplotne metode dopolnjujejo električno shranjevanje – medtem ko baterije in elektrokemijski sistemi skrbijo za premikanje električne energije, se toplotno shranjevanje loteva velike naloge razogljičenja toplote in blaženja energetskega sistema v drugi dimenziji. Leta 2025 morda toplotno shranjevanje ne bo tako izpostavljeno v medijih, vendar je ključen del sestavljanke, pogosto energetsko učinkovitejši za shranjevanje toplote za potrebe ogrevanja kot pretvorba vsega v elektriko.
Vodík in Power-to-X: shranjevanje energije v molekulah
Eden najbolj pogosto omenjanih »alternativnih« medijev za shranjevanje je vodik. Ko imate presežek obnovljive energije, jo lahko uporabite v elektrolizerju za razgradnjo vode, pri čemer nastane vodik (postopek, znan kot Power-to-Hydrogen). Nastali vodikov plin lahko nato shranite in kasneje pretvorite nazaj v elektriko s pomočjo gorivnih celic ali turbin – ali pa ga uporabite neposredno kot gorivo, za ogrevanje ali v industriji. Vodik je v bistvu vektor za shranjevanje energije med sektorji, ki povezuje elektriko, promet in industrijske sektorje.Zeleni vodik za sezonsko in dolgotrajno shranjevanje
Zeleni vodik (pridobljen z elektrolizo vode z uporabo obnovljive energije) je leta 2024 doživel velik zagon:
- Ameriška vlada je začela 7-milijardni program za vzpostavitev regionalnih čistih vodikovih središč, s katerim financira velike projekte po vsej državi energy-storage.news. Cilj je spodbuditi vodikovo infrastrukturo, deloma za shranjevanje obnovljive energije in zagotavljanje rezervne energije. Na primer, eno od središč v Utahu (projekt ACES Delta) bo uporabljalo presežek vetrne/sončne energije za proizvodnjo vodika in njegovo shranjevanje v podzemnih solnih votlinah – do 300 GWh shranjene energije v obliki vodika, kar zadostuje za sezonsko preusmerjanje energy-storage.news. Projekt, ki ga podpirajo Mitsubishi Power in drugi, načrtuje dovajanje vodika v specializirane plinske turbine za proizvodnjo elektrike v obdobjih velike porabe ali nizke proizvodnje iz obnovljivih virov energy-storage.news. Ta projekt, ki naj bi postal ena največjih naprav za shranjevanje energije na svetu, ponazarja potencial vodika za ogromno, dolgotrajno shranjevanje, ki ga nobena baterijska farma ne more doseči.
- Evropa je prav tako optimistična: Nemčija ima na primer projekte z energetskimi podjetji (LEAG, BASF itd.), ki združujejo obnovljivo energijo s shranjevanjem vodika energy-storage.news. Vodik vidijo kot ključen za uravnoteženje omrežja v tednih in mesecih, ne le urah. Vlade financirajo tovarne elektrolizerjev in začenjajo načrtovati vodikova cevovodna omrežja, s čimer dejansko ustvarjajo novo infrastrukturo za shranjevanje in distribucijo energije, vzporedno z zemeljskim plinom.
- Izjava iz industrije: »Zeleni vodik se lahko uporablja tako za industrijske kot energetske primere uporabe, tudi v kombinaciji s shranjevanjem energije,« navaja analiza Solar Media energy-storage.news. Poudarja, da energetska podjetja izvajajo projekte »ki združujejo baterijsko shranjevanje in zeleni vodik« za dvojni učinek kratkoročnega in dolgoročnega shranjevanja energy-storage.news.
Kako deluje shranjevanje vodika: Za razliko od baterije ali rezervoarja, ki neposredno shranjuje energijo, je vodik prenašalec energije. Elektriko vložite za ustvarjanje plina H₂, ta plin shranite (v rezervoarjih, podzemnih jamah ali preko kemičnih prenašalcev, kot je amonijak), nato pa kasneje energijo pridobite z oksidacijo vodika (z njegovim zgorevanjem v turbini ali reakcijo v gorivni celici za proizvodnjo elektrike in vode). Učinkovitost celotnega kroga je razmeroma nizka – običajno le ~30–40 %, če gre za elektrika→H₂→elektrika. Če pa se vodik uporablja za druge namene (npr. za pogon vozil na gorivne celice ali za proizvodnjo gnojil), ta »izguba« ni povsem izgubljena. In če imate velike presežke obnovljive energije (recimo vetroven mesec), ima pretvorba v vodik, ki ga je mogoče shranjevati več mesecev, smisel, ko bi se baterije samopraznile ali pa bi bile nepraktično velike.
Glavni mejniki 2024–2025:
- Vlade postavljajo cilje za kapaciteto elektrolizatorjev v desetih GW. EU na primer želi do leta 2030 doseči 100 GW elektrolizatorjev. Do leta 2025 je v gradnji več deset velikih projektov elektrolizatorjev (100 MW razreda).
- Jame za shranjevanje vodika: Poleg projekta v Utahu je podobno shranjevanje v solnih jamah načrtovano tudi v Združenem kraljestvu in Nemčiji. Solne jame se za shranjevanje zemeljskega plina uporabljajo že desetletja; zdaj lahko shranjujejo tudi vodik. Vsaka jama lahko pod tlakom shrani ogromne količine H₂ – jami v Utahu (dve) ciljata na 300 GWh, kar je približno enako kot 600 največjih baterijskih paketov na svetu.
- Gorivne celice in turbine: Na strani pretvorbe so podjetja, kot sta GE in Siemens, razvila turbine, ki lahko za proizvodnjo elektrike zgorevajo vodik ali mešanico vodika in zemeljskega plina, proizvajalci gorivnih celic (kot je Bloom Energy) pa uvajajo velike stacionarne gorivne celice, ki lahko uporabljajo vodik, kadar je na voljo. Ta tehnologija zagotavlja, da lahko, ko vzamemo vodik iz skladišča, učinkovito pretvorimo nazaj v elektriko za omrežje.
Prednosti: Praktično neomejen čas shranjevanja – vodik lahko hranimo v rezervoarju ali pod zemljo neomejeno dolgo brez samopraznjenja. Sezonsko shranjevanje je velika prednost: sončno energijo iz poletja lahko shranite za uporabo pozimi prek vodika (nekaj, česar baterije ekonomsko ne morejo izvajati v velikem obsegu). Vodik je tudi večnamenski – lahko se uporablja za razogljičenje sektorjev zunaj elektrike (npr. gorivo za tovornjake, surovina za industrijo, rezerva za mikroomrežja). Poleg tega je zmogljivost shranjevanja energije ogromna; na primer, ena sama velika solna jama lahko shrani dovolj vodika za proizvodnjo stotin GWh električne energije – veliko več kot katerakoli današnja baterijska namestitevenergy-storage.news.
Omejitve: Nizka učinkovitost kroženja, kot je bilo omenjeno. Prav tako je vodik zahteven plin za ravnanje – ima zelo nizko gostoto (zato ga je treba stisniti ali utekočiniti, kar zahteva energijo) in lahko sčasoma povzroča krhkost kovin. Infrastruktura za vodik (cevovodi, kompresorji, varnostni sistemi) zahteva ogromne naložbe – podobno kot gradnja nove plinske industrije iz nič, vendar z nekoliko drugačno tehnologijo. Trenutno so ekonomski pogoji zahtevni: stroški “zelenega” vodika so bili visoki, čeprav padajo z cenejšimi obnovljivimi viri in večjim obsegom. Študija Harvarda je celo opozorila, da bi lahko zeleni vodik ostal dražji, kot je bilo pričakovano, brez večjih inovacij news.harvard.edu. Vendar številne vlade subvencionirajo zeleni vodik (npr. ZDA ponujajo davčne olajšave za proizvodnjo do 3 $/kg H₂ v okviru Inflation Reduction Act).
Power-to-X: Včasih rečemo power-to-X, da vključimo vodik in še več – na primer proizvodnjo amonijaka (NH₃) iz zelenega vodika (amonijak je lažje shranjevati in prevažati, lahko se uporablja kot gorivo ali kot gnojilo), ali proizvodnjo sintetičnega metana, metanola ali drugih goriv iz zelenega vodika in zajetega CO₂. To je v bistvu shranjena kemična energija, ki lahko nadomesti fosilna goriva. Na primer, zeleni amonijak bi se lahko v prihodnosti uporabljal v elektrarnah ali ladjah – amonijak vsebuje vodik v bolj energijsko gostotni tekoči obliki. Takšne pretvorbe dodajo več kompleksnosti in energijskih izgub, vendar lahko izkoristijo obstoječo infrastrukturo za goriva za shranjevanje in transport.
Povzetek: vodik izstopa kot medij za shranjevanje za zelo velike in dolgoročne aplikacije – kot dopolnilo baterijam (ki pokrivajo dnevne cikle) in drugim načinom shranjevanja. Leta 2025 bomo videli prvo veliko vključitev shranjevanja vodika v elektroenergetska omrežja: npr. projekt ACES v Utahu, ki “presega današnje možnosti dolgoročnega shranjevanja” in cilja na pravo sezonsko shranjevanje energy-storage.news. To je vznemirljivo področje, kjer s kemijo dobesedno “ustekleničimo” zeleno energijo za čas, ko jo najbolj potrebujemo.
Mobilno in transportno shranjevanje: inovacije baterij za električna vozila in vehicle-to-grid
Shranjevanje energije na poti – v električnih vozilih, javnem prevozu in prenosni elektroniki – je velik del trenda. Do leta 2025 prodaja električnih vozil (EV) strmo narašča, vsako EV pa je v bistvu velika baterija na kolesih. To ima valovne učinke na tehnologijo shranjevanja in celo na način upravljanja omrežja:- Napredek EV baterij: Omenili smo trdne elektrolite in druge kemije, ki jih v veliki meri poganja iskanje boljših EV baterij (daljši doseg, hitrejše polnjenje). V bližnji prihodnosti, EV-ji v letih 2024–2025 izkoriščajo postopne izboljšave Li-ionskih baterij: višje nikelj-katode za vrhunske avtomobile z dolgim dosegom, medtem ko številni modeli za množični trg zdaj uporabljajo LFP baterije zaradi nižjih stroškov in daljše življenjske dobe. Na primer, Tesla in več kitajskih proizvajalcev avtomobilov je v standardnih modelih široko sprejelo LFP. BYD-jev LFP “Blade Battery” (tanek, modularen LFP format z izboljšano varnostjo) še naprej prejema pohvale – leta 2024 je BYD celo začel dobavljati Blade baterije Tesli za uporabo v nekaterih avtomobilih.
- Hitrejše polnjenje: Uvajajo se novi materiali za anode (kot so silicij-grafitne zmesi), ki omogočajo hitrejše hitrosti polnjenja. Eden izmed opaznih izdelkov je CATL-ova Shenxing hitro polnilna LFP baterija, predstavljena leta 2023, ki naj bi omogočila 400 km dosega v 10 minutah polnjenja pv-magazine-usa.com. Cilj je zmanjšati strah pred dosegom in narediti polnjenje EV skoraj tako hitro kot točenje goriva. Do leta 2025 se več EV modelov ponaša s polnjenjem pri več kot 250 kW (če to omogoča polnilna postaja), zahvaljujoč izboljšanemu toplotnemu upravljanju in zasnovi baterij.
- Zamenjava baterij in druge oblike: V nekaterih regijah (Kitajska, Indija) raziskujejo zamenjavo baterij za električne skuterje ali celo avtomobile. To zahteva standardizirane zasnove paketov in ima posledice za shranjevanje (polnjenje več paketov izven vozila). Gre za nišno, a opazno rešitev “mobilnega shranjevanja”, kjer je baterija lahko občasno ločena od vozila.
Vozilo-v-omrežje (V2G) in baterije za drugo življenje:
- V2G: Z razmahom EV-jev postaja koncept njihove uporabe kot razpršene shranjevalne mreže resničnost. Številni novejši EV-ji in polnilci podpirajo funkcionalnost vozilo-v-omrežje ali vozilo-v-dom – kar pomeni, da lahko EV vrača energijo nazaj po potrebi. Na primer, električni pickup Ford F-150 Lightning lahko v izpadu napajanja napaja hišo več dni s svojo veliko baterijo. Energetska podjetja izvajajo pilotne projekte, kjer lahko EV-ji, priključeni na delo ali doma, reagirajo na signale omrežja in oddajo majhne količine energije za pomoč pri uravnoteženju omrežja ali zmanjšanju konic. Leta 2025 nekatere regije z visoko stopnjo sprejetja EV (kot so Kalifornija, deli Evrope) izpopolnjujejo predpise in tehnologijo za V2G. Če bi bila široko sprejeta, bi to v bistvu spremenilo milijone avtomobilov v ogromno skupno baterijo, ki jo lahko operaterji omrežja izkoristijo – drastično povečanje učinkovite shranjevalne zmogljivosti brez gradnje novih namenskih baterij. Lastniki bi lahko celo zaslužili z vračanjem energije v omrežje v času visokih cen.
- Baterije za drugo življenje: Ko zmogljivost baterije električnega vozila po letih uporabe pade na približno 70–80 %, morda ni več primerna za doseg pri vožnji, vendar lahko še vedno dobro deluje v stacionarni shrambi (kjer masa/prostor nista tako kritična). Leta 2024 je bilo več projektov, ki so upokojene baterije iz EV predelali v enote za shranjevanje doma ali v omrežju. Nissan je na primer uporabil stare baterije Leaf za velike stacionarne sisteme, ki napajajo ulične luči in stavbe na Japonskem. Ta reciklaža odloži pot baterije do reciklaže in omogoča nizkocenovno shranjevanje (saj je baterija že plačana v svojem prvem življenju). Prav tako odgovarja na okoljske pomisleke, saj iz baterije iztisne več vrednosti pred reciklažo. Do leta 2025 trg baterij za drugo življenje raste, podjetja pa se osredotočajo na diagnostiko, obnovo in vgradnjo rabljenih paketov v solarne domače shrambe ali industrijske sisteme za zmanjševanje koničnih obremenitev.
Koristi za omrežje in potrošnike: Združevanje prometa in shranjevanja pomeni, da je shranjevanje energije zdaj vseprisotno. Lastniki EV pridobijo rezervno napajanje in morda tudi dohodek prek V2G, medtem ko se lahko zanesljivost omrežja izboljša z izkoriščanjem tega prilagodljivega vira. Poleg tega množična proizvodnja baterij za EV znižuje stroške vseh baterij (ekonomija obsega), kar je delno razlog, da so stacionarne baterije vse cenejše energy-storage.news. Vladni ukrepi, kot so davčne olajšave za domače baterijske sisteme in spodbude za nakup EV, še dodatno pospešujejo sprejemanje.
Izzivi: Zagotoviti, da V2G ne izrablja baterij EV prehitro (pametni nadzori lahko zmanjšajo dodatno obrabo). Prav tako usklajevanje milijonov vozil zahteva robustne komunikacijske standarde in kibernetsko varnost za varno upravljanje tega rojevitega premoženja. Standardi, kot je ISO 15118 (za komunikacijo pri polnjenju EV), pomagajo omogočiti dosleden V2G pri različnih proizvajalcih. Kar zadeva uporabo za drugo življenje – spremenljivo stanje rabljenih baterij pomeni, da morajo sistemi obvladovati module z različno zmogljivostjo, garancije in standardi pa se še razvijajo.
Kljub temu sta do leta 2025 mobilnost in shranjevanje dve plati istega kovanca: meja med »baterijo EV« in »omrežno baterijo« se briše, saj lahko avtomobili potencialno služijo kot domače shranjevanje energije, komunalna podjetja pa EV flote obravnavajo kot del svojega premoženja. To je razburljiv razvoj, ki izkorišča obstoječe vire za povečanje skupne zmogljivosti shranjevanja v energetskem sistemu.
Strokovna mnenja in pogledi industrije
Za celovitejšo sliko so tukaj vpogledi energetskih strokovnjakov, raziskovalcev in oblikovalcev politik o stanju shranjevanja energije leta 2025:
- Allison Weis, globalna vodja za shranjevanje pri Wood Mackenzie, je poudarila, da je bila 2024 rekordno leto in da povpraševanje po shranjevanju še naprej narašča, da bi “zagotovili zanesljive in stabilne elektroenergetske trge” ob dodajanju obnovljivih virov woodmac.com. Izpostavila je nastajajoče trge, kot je Bližnji vzhod, ki pospešuje: Savdska Arabija naj bi do leta 2025 skočila med deset najboljših držav po uvajanju shranjevanja, zahvaljujoč obsežnim načrtom za sončno in vetrno energijo v kombinaciji z baterijami woodmac.com. To kaže, da shranjevanje ni le igra bogatih držav – postaja globalno in to hitro.
- Robert Piconi (izvršni direktor Energy Vault), kot je bilo omenjeno, je poudaril obet novih tehnologij: “shranjevanje energije z gravitacijo… obeta, da bo igralo ključno vlogo pri podpori energetske tranzicije in ciljev razogljičenja”energy-storage.news. To kaže na optimizem, da bodo alternative litij-ionskim baterijam (kot je gravitacija ali druge) razširile nabor orodij za čisto energijo.
- Mikhail Nikomarov, strokovnjak za pretočne baterije, je komentiral kitajski velik pretočni projekt in obžaloval, da se takšen obseg “dogaja le na Kitajskem”energy-storage.news. Poudarja realnost: politična podpora in industrijska strategija (kot na Kitajskem) lahko odločilno vplivata na sprejetje novejših, kapitalsko intenzivnih tehnologij shranjevanja. Zahodni trgi bodo morda potrebovali podobno drzne poteze za uvajanje pretočnih, CAES ipd., ne le litijevih rešitev.
- Curtis VanWalleghem, izvršni direktor Hydrostor, je o večji investiciji dejal: “Ta investicija je še ena potrditev zaupanja v Hydrostorjevo [A-CAES] tehnologijo in našo sposobnost, da projekte pripeljemo na trg… navdušeni smo nad nadaljnjo podporo naših vlagateljev.” energy-storage.news. Njegovo navdušenje odraža širši val kapitala v zagonska podjetja za dolgotrajno shranjevanje v letih 2024–25. Podobno je Form Energy zbral več kot 450 milijonov dolarjev v letu 2023 za gradnjo svojih železno-zračnih baterij, pri čemer so sodelovali vlagatelji, kot je Breakthrough Energy Ventures Billa Gatesa. Takšna podpora vlad in tveganega kapitala pospešuje časovnico za komercializacijo novih načinov shranjevanja.
- Tudi vlade so glasne. Na primer, Jennifer Granholm, ameriška ministrica za energijo, je ob polaganju temeljnega kamna tovarne Form Energy poudarila, da je večdnevno shranjevanje ključno za zamenjavo premoga in plina ter za zanesljivost obnovljivih virov skozi vse leto energy-storage.news. V Evropi je evropska komisarka za energijo shranjevanje označila kot »manjkajoči del energetske tranzicije« in zagovarjala cilje za shranjevanje energije poleg ciljev za obnovljive vire.
- Mednarodna agencija za energijo (IEA) v svojih poročilih poudarja, da doseganje podnebnih ciljev zahteva eksplozijo uvajanja shranjevanja. IEA ugotavlja, da sicer baterije prevladujejo v trenutnih načrtih, vendar moramo vlagati tudi v rešitve za dolgotrajno shranjevanje za globoko razogljičenje. Napovedujejo, da bo samo ZDA do leta 2050 morda potrebovala 225–460 GW dolgotrajnega shranjevanja za omrežje z neto nič emisijami rff.org, kar je veliko več od trenutnih ravni. To poudarja obseg rasti, ki nas čaka – in priložnost, da vse tehnologije, o katerih smo govorili, odigrajo svojo vlogo.
- Na okoljskem področju raziskovalci poudarjajo pomen trajnosti skozi celoten življenjski cikel. Dr. Annika Wernerman, strateginja za trajnost, je to povedala jedrnato: »V jedru energetskih rešitev je zavezanost vplivu na ljudi. Potrošnike privlačijo izdelki, ki niso povezani s konflikti, so trajnostni… Zaupanje je ključno – ljudje bodo plačali več podjetjem, ki dajejo prednost trajnostnim materialom.« enerpoly.com. To razmišljanje spodbuja podjetja za shranjevanje, da zagotovijo bolj zelene baterije – z recikliranjem, čistejšimi kemijami (kot so baterije LFP brez kobalta ali organske pretočne baterije) in preglednimi dobavnimi verigami.
Povzetek: strokovno soglasje je, da shranjevanje energije ni več niša – je osrednji del energetskega sistema, leto 2025 pa pomeni prelomnico, ko se uvajanje shranjevanja pospešuje in raznoliči. Odločevalci oblikujejo trge in spodbude (od plačil za zmogljivost shranjevanja za komunalna podjetja do neposrednih obveznosti za nabavo), da bi spodbudili rast shranjevanja. Primer: Kalifornija zdaj zahteva, da novi sončni projekti vključujejo shranjevanje ali drugo podporo omrežju, več ameriških zveznih držav in evropskih držav pa je določilo cilje za nabavo shranjevanja za svoja komunalna podjetja rff.orgrff.org.
Zaključek: koristi, izzivi in pot naprej
Kot smo videli, je krajina shranjevanja energije v letu 2025 bogata in se hitro razvija. Vsaka tehnologija – od litijevih baterij do gravitacijskih stolpov, od rezervoarjev s staljeno soljo do vodikovih jam – ponuja edinstvene prednosti in naslavlja specifične potrebe:- Litij-ionske baterije zagotavljajo hitro, prilagodljivo shranjevanje za domove, avtomobile in omrežja, njihovi stroški pa še naprej padajo energy-storage.news. Danes so hrbtenica vsakodnevnega upravljanja z obnovljivo energijo.
- Nove kemije baterij (trdninska, natrij-ionska, pretočne baterije itd.) širijo možnosti – ciljajo na varnejše, dolgotrajnejše ali cenejše rešitve, ki bodo dopolnile in sčasoma razbremenile povpraševanje po litiju. Obljubljajo, da bodo v prihodnjih letih odpravile omejitve trenutnih Li-ion baterij (nevarnost požara, omejena dobava, stroški za dolgotrajno shranjevanje).
- Mehanski in toplotni sistemi opravljajo težko delo za potrebe na velikih in dolgotrajnih skalah. Črpalna hidroelektrarna ostaja tihi velikan, medtem ko novinci, kot sta Energy Vaultova gravitacijska shramba in Highviewova shramba s tekočim zrakom, prinašajo inovacije v starodavno fiziko ter odpirajo možnosti za shranjevanje gigavatnih ur zgolj s betonskimi bloki ali tekočim zrakom.
- Vodik in Power-to-X tehnologije povezujejo elektriko z gorivom in ponujajo pot za shranjevanje presežkov zelene energije za mesece ter gorivo za težko razogljičljive sektorje. Vodik je še vedno outsider glede učinkovitosti krožnega procesa, a njegova mnogoterost uporabe in ogromna kapaciteta shranjevanja mu dajeta ključno vlogo za prihodnost z neto nič emisijami energy-storage.news.
- Mobilno shranjevanje v električnih vozilih revolucionira promet in celo naš pogled na shranjevanje v omrežju (saj EV-ji postajajo tudi omrežna sredstva). Rast tega sektorja je velik gonilnik tehnološkega napredka in zniževanja stroškov, kar koristi vsem oblikam shranjevanja.
Prednosti v ospredju: Vse te tehnologije skupaj omogočajo čistejši, zanesljivejši in odpornejši energetski sistem. Pomagajo vključevati obnovljive vire (in končujejo staro predstavo, da sta veter in sonce preveč nestanovitna), zmanjšujejo odvisnost od fosilnih elektrarn za pokrivanje konic, zagotavljajo rezervno napajanje v nujnih primerih in celo znižujejo stroške z zniževanjem cen elektrike v času konic. Strateško umeščeno shranjevanje prinaša tudi okoljske koristi – zmanjšuje emisije toplogrednih plinov z zamenjavo plinskih/dizelskih generatorjev in izboljšuje kakovost zraka (npr. baterijski avtobusi in tovornjaki odpravljajo dizelske izpuste). Gospodarsko pa razcvet shranjevanja ustvarja nova podjetja in delovna mesta, od gigatovarn baterij do obratov za elektrolizo vodika in še dlje.
Omejitve in izzivi: Kljub impresivnemu napredku ostajajo izzivi. Stroški so še vedno dejavnik, zlasti pri novejših tehnologijah – mnoge potrebujejo dodatno širitev in učenje, da postanejo stroškovno konkurenčne. Politika in zasnova trga morata dohiteti razvoj: energetski trgi morajo nagrajevati shranjevanje energije za celoten nabor storitev, ki jih zagotavlja (zmogljivost, prilagodljivost, podporne storitve). Nekatere regije še vedno nimajo jasnih predpisov za stvari, kot so združevanje baterij ali V2G, kar lahko upočasni sprejetje. Omejitve v dobavni verigi za ključne materiale (litij, kobalt, redke zemlje) bi lahko postale problem, če jih ne omilimo z recikliranjem in alternativnimi kemijami. Poleg tega je zagotavljanje trajnosti proizvodnje shranjevalnih sistemov – zmanjševanje okoljskega odtisa rudarjenja in proizvodnje – ključno za izpolnitev obljube čiste energije.
Pot naprej v letu 2025 in kasneje bo verjetno prinesla:
- Masovno širitev: Svet je na poti, da v naslednjih nekaj letih namesti stotine gigavatnih ur novih shranjevalnih kapacitet. Na primer, ena analiza napoveduje, da se bodo svetovne namestitve baterij do leta 2030 povečale za 15-krat enerpoly.com. Projekti na ravni omrežja postajajo večji (v letu 2025 se gradijo baterije s kapaciteto več sto MW) in bolj raznoliki (vključno z več 8–12-urnimi sistemi).
- Hibridni sistemi: Združevanje tehnologij za pokrivanje različnih potreb – npr. hibridni baterijski+superkondenzatorski sistemi za visoko energijo in visoko moč hfiepower.com, ali projekti, ki integrirajo baterije z vodikom, kot je vidno v Kaliforniji in Nemčiji energy-storage.news. Rešitve “vse našteto” bodo zagotavljale zanesljivost (baterije za hiter odziv, vodik za vzdržljivost itd.).
- Poudarek na dolgotrajnem shranjevanju: Narašča zavedanje, da same 4-urne baterije ne morejo rešiti večdnevnih obdobij brez obnovljivih virov. Pričakujte pomembne naložbe in morda preboje na področju dolgotrajnega shranjevanja (morda bomo videli, da bo Form Energyjeva železno-zračna baterija delovala v velikem obsegu, ali pa uspešen projekt pretočne baterije s trajanjem 24+ ur zunaj Kitajske). Vlade, kot je avstralska, že razpravljajo o politikah za posebno podporo projektom LDES (dolgotrajno shranjevanje energije) energy-storage.news.
- Opolnomočenje potrošnikov: Več gospodinjstev in podjetij bo sprejelo shranjevanje – bodisi neposredno (nakup domačih baterij) bodisi posredno (prek električnih avtomobilov ali skupnostnih energetskih shem). Virtualne elektrarne (omrežja domačih baterij in električnih vozil, usklajena s programsko opremo) se širijo in potrošnikom omogočajo vlogo na energetskih trgih in pri odzivanju na izredne razmere.
Revolucija shranjevanja energije je v teku in njen vpliv bodo občutili vsi – ko bodo vaše luči ostale prižgane med nevihto zaradi baterijske rezerve, ko bo vaša vožnja na delo poganjana z včerajšnjim vetrom, shranjenim v vašem avtomobilu, ali ko bo zrak v vašem mestu čistejši, ker so bile konične elektrarne upokojene. Izzivi ostajajo, a leta 2025 je smer jasna: shranjevanje postaja cenejše, pametnejše in bolj razširjeno, osvetljuje pot do brezogljične energetske prihodnosti, kjer lahko resnično računamo na obnovljive vire kadarkoli jih potrebujemo.
Viri:
- Wood Mackenzie – “Energy storage: 5 trends to watch in 2025” woodmac.comwoodmac.com
- International Hydropower Association – 2024 World Hydropower Outlook nha2024pshreport.com
- Enerpoly Blog – “Future of Energy Storage: 7 Trends” (IEA 2030 projection) enerpoly.com
- Energy-Storage.news – Različni članki o tehnološkem razvoju:
– Cene litij-ionskih baterij so v letu 2024 padle za 20 % energy-storage.news
– Novi natrij-ionski dosežki podjetij CATL, BYD ess-news.comess-news.com
– Rongke Power zaključi 700 MWh vanadijevo pretočno baterijo energy-storage.news
– Projekt gravitacijskega shranjevanja Energy Vault na Kitajskem energy-storage.news
– Projekti Hydrostor A-CAES in posojilo DOE energy-storage.news (in slika energy-storage.news)
– Highview Power 2,5 GWh shranjevanje tekočega zraka na Škotskem energy-storage.news
– Začetek pilotnega projekta železno-zračne baterije Form Energy energy-storage.news - Sporočilo za javnost Lyten – Litij-žveplove baterije A-vzorci za Stellantis lyten.comlyten.com
- Electrek – Toyota potrjuje načrte za trdno stanje baterij (1200 km doseg) electrek.coelectrek.co
- PV Magazine/ESS News – CATL in BYD o natrij-ionskih baterijah ess-news.com
- Poročilo RFF – “Charging Up: State of U.S. Storage” (potreba po dolgotrajnem shranjevanju po DOE) rff.org
(Vse povezave so bile dostopane in informacije preverjene v letih 2024–2025.)
