Svi oblici skladištenja energije trenutno imaju svoje “ali”. Reverzibilne hidroelektrane su najučinkovitije (oko 80%), ali zahtijevaju specifičan planinski reljef i ogromna jezera, što ih čini ekološki invazivnima i skupima. Baterijske elektrane, poput onih koje gradi Tesla, izuzetno su brze i učinkovite (preko 90%), ali pate od kratkog životnog vijeka, degradacije i ekoloških problema povezanih s iskopavanjem litija.
Tu na scenu stupa LAES (Liquid Air Energy Storage). Riječ je o tehnologiji koja koristi najdostupniji resurs na planetu – obični atmosferski zrak – kako bi ga pretvorila u neku vrstu “tekuće baterije”. Iako ideja postoji desetljećima, njezina niska učinkovitost držala ju je na marginama. Sve do danas.
1. Fizika iza LAES sustava: 700 puta manji volumen
Proces rada LAES sustava fascinantan je u svojoj jednostavnosti, ali izuzetno zahtjevan za izvedbu. Sve se odvija u tri ključna koraka:
- Punjenje (Ukapljivanje): Višak električne energije iz mreže koristi se za pokretanje industrijskih rashladnih sustava koji hlade atmosferski zrak na nevjerojatnih -200 °C. Na toj temperaturi zrak prelazi u tekuće stanje i zauzima 700 puta manji volumen nego u plinovitom obliku.
- Skladištenje: Tekući zrak se čuva u velikim, izoliranim spremnicima (sličnim ogromnim termos-bocama) pod niskim tlakom.
- Pražnjenje (Rekuperacija): Kada mreži zatreba struja, tekući zrak se zagrijava (često koristeći otpadnu toplinu iz industrijskih procesa). Zrak se naglo širi natrag u plinovito stanje, stvarajući ogroman tlak koji pokreće turbinu spojenu na generator.
2. Južnokorejski proboj: Inženjeri s KIMM-a rješavaju “gubeću” stranu jednadžbe
Glavni neprijatelj LAES-a bio je nizak stupanj korisnosti ($40–55\%$). To je značilo da se gotovo polovica energije gubila u procesu hlađenja i ponovnog zagrijavanja. Međutim, tim inženjera s Južnokorejskog instituta za strojeve i materijale (KIMM) nedavno je predstavio tri ključna unaprjeđenja koja mijenjaju pravila igre:
- Turbina s plinskim ležajevima: Tradicionalni ležajevi stvaraju trenje i gubitke topline. Nova turbina koristi tanki sloj plina umjesto mehaničkog kontakta, što drastično smanjuje otpor i povećava izlaznu snagu.
- Vakuumska višeslojna izolacija: Razvijeni su spremnici koji mogu čuvati tekući zrak danima, pa čak i tjednima, s minimalnim gubicima topline.
- Učinkovitije tlačenje: Inženjeri su usavršili metodu tlačenja zraka dok je on još u tekućem stanju, što troši znatno manje energije nego tlačenje plinovitog zraka u ranijim fazama procesa.
Zahvaljujući ovim inovacijama, procjenjuje se da bi učinkovitost mogla porasti na 65–70%, što LAES sustave dovodi na prag komercijalne isplativosti.
3. Prednosti nad baterijama: Dugovječnost i ekologija
Iako baterije i dalje imaju veći postotak korisnog rada, LAES nudi prednosti koje električna mreža očajnički treba:
- Životni vijek: Dok litij-ionske baterije gube kapacitet nakon nekoliko tisuća ciklusa, LAES sustavi sastoje se od čelika i standardnih mehaničkih komponenti koje mogu raditi 30 do 40 godina bez zamjene.
- Dugotrajno skladištenje: Baterije su idealne za “peglanje” kratkih skokova potrošnje, ali LAES može pohraniti energiju tjednima. To je ključno za razdoblja kada vjetar ne puše danima.
- Nema rijetkih metala: LAES ne zahtijeva litij, kobalt niti nikal. Cijeli sustav se može reciklirati, a radni medij (zrak) je besplatan i potpuno ekološki prihvatljiv.
4. Izazovi i budućnost u svijetu transporta
Može li LAES zamijeniti električni pogon u vozilima? Kratki odgovor je: vjerojatno ne izravno u automobilima zbog veličine spremnika i izolacije, ali bi mogao postati ključna infrastruktura. Zamislite punionice za električna vozila koje struju crpe iz masivnih LAES spremnika smještenih pored autocesta.
U svijetu transporta, LAES bi mogao naći primjenu u velikim teretnim brodovima ili vlakovima, gdje su težina i prostor manje kritični nego u osobnim automobilima, a potreba za ogromnom količinom energije je konstantna. Naši savjeti vozačima koji prate tehnologiju su jasni: budućnost nije samo u baterijama, već u pametnom miksu različitih sustava pohrane.
5. Održavanje i industrijska primjena
Sustavi poput LAES-a zahtijevaju specifične servisi protokole, slične onima u kriogenoj industriji ili termoelektranama. No, budući da se radi o poznatim mehaničkim principima, troškovi održavanja po jedinici pohranjene energije dugoročno su niži nego kod kemijskih baterija.
Zaključak: Je li zrak doista “buduće gorivo”?
Projekt iz Južne Koreje dokazuje da zaboravljene tehnologije mogu doživjeti renesansu uz pomoć suvremenih materijala. Iako gubici od 30% i dalje zvuče puno, mogućnost da pohranimo “vjetar od prošlog tjedna” bez korištenja skupih i ekološki upitnih metala je prilika koju svijet ne smije propustiti.
LAES možda neće pokretati vaš sljedeći gradski automobil, ali bi vrlo lako mogao biti razlog zašto će struja u vašoj kućnoj utičnici (i vašem EV punjaču) biti stabilna, jeftina i zelena.
Pratite autoklub.net za najnovije vijesti o energetskim inovacijama i stručne savjeti koji će vas pripremiti za svijet sutrašnjice.