Jak wykorzystać grawitację do magazynowania energii ze źródeł odnawialnych? Na to pytanie szukają odpowiedzi naukowcy z Politechniki Wrocławskiej, którzy są liderami międzynarodowego konsorcjum naukowo-przemysłowego. 

Projekt „GrEnMine – Gravitational Energy storage in the post-Mine areas” jest finansowany w ramach europejskiego programu RFCS – Research Fund for Coal&Steel. To pierwszy międzynarodowy projekt badawczy w ramach programu Horyzont Europa, realizowany przez konsorcjum, którego liderem jest Politechnika Wrocławska. Kierownikiem zespołu badawczego jest prof. Przemysław Moczko z Wydziału Mechanicznego.

Odnawialne źródła energii mają kluczowe znaczenie dla transformacji energetycznej. Ich rozwój i wykorzystanie wpisują się w nową strategię rozwoju Unii Europejskiej oraz w założenia Europejskiego Zielonego Ładu. Rosnące znaczenie tych źródeł w produkcji energii elektrycznej pociąga jednak za sobą konieczność opracowania nowych sposobów związanych z magazynowaniem energii.

– To jedno z najważniejszych wyzwań w systemach wytwarzania energii, które składają się z wielu różnych technologii. Coraz większy udział w miksie energetycznym energii odnawialnej, czyli w tym przypadku głównie wiatrowej czy fotowoltaicznej, utrudnia stabilną pracę systemów elektroenergetycznych, ze względu na częste niedobory lub nadwyżki energii – mówi prof. Przemysław Moczko. – Z tego względu obserwujemy dynamiczny rozwój różnych technologii magazynowania energii, które zapewnią bezpieczną eksploatację niskoemisyjnych systemów wytwarzania i dystrybucji energii. Jedną z nich są właśnie magazyny grawitacyjne – dodaje.

Siła grawitacji

Technologia grawitacyjnego magazynowania energii od kilku lat jest przedmiotem intensywnych badań i projektów pilotażowych. Magazyn energii tego typu to urządzenie wykorzystujące energię potencjalną dużych mas, np. w postaci bloków betonowych. W jednym z istniejących już pomysłów urządzenie to przypomina dźwig, podnoszący specjalne bloki na wysokość nawet 100 metrów.

Zasada jego działania, w dużym skrócie, polega na tym, że gdy do sieci elektrycznej wpływa nadmiar energii, dźwig automatycznie podnosi bloki, czyli magazynuje energię, a gdy energia ma zostać oddana do sieci, to bloki zostają opuszczone. Elementem przetwarzającym zmagazynowaną energię potencjalną na prąd elektryczny jest zespół generatora z przemiennikiem częstotliwości.

W ramach projektu „GrEnMine” naukowcy zaproponowali dwie technologie magazynowania energii RM-GES (szynowe) i CB-GES (przenośnikowe), które zostaną szczegółowo opracowane w trakcie jego realizacji. W Kopalni Węgla Brunatnego Turów,  należącej do PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A., powstanie także pilotażowy, małoskalowy magazyn energii, który posłuży do weryfikacji i demonstracji proponowanej technologii.

– Chcemy także określić potencjał możliwości magazynowania energii na terenach pogórniczych i innych możliwych do wykorzystania miejscach w Polsce i Europie. Tym samym stworzymy nowe perspektywy i zaproponujemy innowacyjne sposoby zagospodarowania tych regionów związanych z produkcją energii konwencjonalnej – wyjaśnia prof. Przemysław Moczko. – Znakomicie wpisuje się to w główne założenia programu RFCS, którego celem jest wspieranie sprawiedliwej transformacji – dodaje.

Oprócz Politechniki Wrocławskiej w skład konsorcjum naukowo-przemysłowego wchodzą Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Four Point sp. z o.o., Lignitorichia Achladas S.A., Oltenia Energy Complex S.A., PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A., Poltegor Instytut. Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Technical University of Crete (Grecja), University of Petrosani (Rumunia), Brown Coal Research Institute (Czechy).

Całkowity budżet projektu to ponad 3,5 mln euro, z czego na badania prowadzone przez PWr przeznaczonych będzie milion euro. Jego realizacja potrwa trzy lata.

W skład zespołu badawczego na PWr wchodzą także dr hab. inż. Damian Pietrusiak, prof. uczelni, dr hab. inż. Jerzy Czmochowski, prof. uczelni, dr hab. inż. Marcin Kowalczyk, prof. uczelni, dr inż. Piotr Odyjas, dr inż. Jędrzej Więckowski, mgr inż. Jakub Andruszko, mgr inż. Tomasz Dobosz oraz mgr inż. Maciej Olejnik.