Soluție revoluţionară pentru stocarea energiei. Cum ar putea rocile din Pământ să devină o „baterie” uriașă pentru energie regenerabilă

Cercetătorii portughezi studiază o metodă prin care surplusul de energie regenerabilă ar putea fi păstrat în rocile poroase din subteran, la sute sau chiar mii de metri adâncime.

Bateriile clasice de stocare ar putea fi înlocuite cu o soluţie revoluţionară. Foto: Shutterstock AI

Energia produsă de soare și vânt nu este întotdeauna disponibilă atunci când este nevoie de ea. Panourile solare produc în timpul zilei, turbinele eoliene depind de condițiile meteo, iar rețelele electrice au nevoie de soluții prin care surplusul să poată fi păstrat pentru mai târziu. Cercetătorii portughezi analizează o variantă care transformă subsolul într-un fel de baterie uriașă.

Ideea nu este însă nouă și nici nu ține de science-fiction. Stocarea energiei prin aer comprimat este studiată încă din anii 1970, când au avut loc primele experimente în cavernele de sare din Germania. Acum, cercetătorii de la NOVA University Lisbon și Instituto Dom Luiz din cadrul Universității din Lisabona analizează posibilitatea de a folosi în același scop rocile poroase aflate la adâncime.

Cum ar funcționa „bateria” din subteran

Principiul este relativ simplu. Atunci când există un surplus de electricitate produsă de turbine eoliene sau panouri solare, aceasta este folosită pentru alimentarea unor compresoare. Acestea împing aerul printr-un puț, până la un strat de rocă poroasă aflat la sute sau chiar mii de metri sub suprafață.

În spațiile dintre granulele de rocă există, în mod normal, apă sărată nepotabilă. Aerul comprimat ocupă aceste spații și rămâne acolo sub presiune, transformând formațiunea geologică într-un rezervor de energie.

„Una dintre problemele tranziției energetice este că există o disponibilitate mai mare a energiei din surse regenerabile, care nu poate fi stocată”, a declarat, pentru Euronews, Ricardo Pereira, cercetător în cadrul Școlii de Știință și Tehnologie NOVA din Lisabona.

„Este posibil să se utilizeze acel surplus de energie electrică și să se stocheze temporar în rocile din subsol, la adâncimi de 500, 1.000 sau 2.000 de metri”, explică el.

Un avantaj important este că procesul folosește aer, nu hidrogen sau CO2. Când energia este necesară, aerul comprimat este readus la suprafață, unde se destinde și pune în mișcare turbine care produc din nou electricitate, fără arderea unui combustibil.

„Folosind pământul, rocile, ca pe un fel de baterie, putem stoca cantități de energie capabile să alimenteze orașe mici, iar acesta este marele avantaj al acestei tehnologii”, spune specialistul.

Câtă energie ar putea fi stocată

Ricardo Pereira se numără printre cercetătorii care au analizat câtă energie poate fi păstrată în subteran în funcție de caracteristicile rocilor și de adâncime.

„Acest studiu analizează câtă energie poate fi stocată efectiv în diferite condiții geologice și la diferite adâncimi, folosind diverși parametri fizici sau termodinamici”, spune el, precizând că au fost dezvoltate „diferite scenarii” pentru a „oferi o idee despre cantitatea maximă de energie care poate fi stocată la diferite adâncimi”.

Rezultatele cercetării, publicate în revista Geoenergy, indică un potențial considerabil. În scenariul considerat cel mai favorabil, un sistem adiabatic-izobaric ar putea ajunge la o densitate energetică de 156 kWh pe metru cub și la o capacitate de stocare de până la 1 TWh, la o adâncime maximă de operare de 3.000 de metri.

Cifra trebuie însă privită cu precauție, pentru că este, momentan, pur teoretică.

„Evident, acesta este scenariul maxim, în care sunt întrunite toate condițiile optime”, subliniază Ricardo Pereira, precizând însă că cifrele oferă doar „o idee despre amploarea maximă și potențialul” procesului.

Cercetătorul explică faptul că între valorile minime și maxime există numeroase scenarii posibile, în funcție de geologie și de condițiile de exploatare.

„Între o valoare minimă estimată și o valoare maximă estimată teoretic există o întreagă gamă de posibilități, dar ceea ce arată acest studiu este că un singur rezervor, iar aici vorbim despre o simulare pentru un singur caz, în situația cea mai favorabilă, această capacitate de 1 TWh este foarte apropiată de consumul unor orașe portugheze de dimensiuni medii”, declară cercetătorul.

Avantaje

Problema pe care încearcă să o rezolve cercetătorii este una tot mai importantă pe măsură ce energia regenerabilă ocupă un loc mai mare în sistemul electric.

Europa are în prezent aproximativ 55 de gigawați de capacitate de stocare, iar obiectivul este ca aceasta să ajungă la 200 de gigawați până în 2030. Extinderea capacității ar putea reduce presiunea asupra rețelelor electrice, riscul întreruperilor și dependența de combustibili fosili importați.

În acest context, aerul comprimat stocat în rocile poroase ar putea completa soluțiile existente. Spre deosebire de bateriile litiu-ion, utilizate în prezent pe scară largă, tehnologia este gândită pentru stocarea energiei pe perioade mai lungi și se bazează pe o resursă disponibilă în natură.

Un alt avantaj ar putea apărea în situațiile în care rețeaua electrică trebuie repornită după o pană majoră.

Procesul poate fi folosit pentru ceea ce industria energetică numește „black start”, adică pornirea unui sistem electric fără ca acesta să depindă inițial de alimentarea rețelei.

„Aerul comprimat este aproape instantaneu și, prin urmare, permite pornirea și oprirea aproape instantanee”, explică cercetătorul.

O astfel de tehnologie ar putea contribui la stabilizarea sistemului în cazul unor pene de curent de amploare. În acest context, Ricardo Pereira a dat ca exemplu pana care a afectat Peninsula Iberică în 2025.

„Este ceva ce, poate, dacă ar fi fost deja operațional în 2025, ar fi putut evita unele dintre acele probleme”, spune Ricardo Pereira. „Evident, problema penei de curent a fost mult mai amplă, iar aceasta nu ar fi fost o rețetă magică pentru rezolvarea unei situații similare, (...) dar ar fi ajutat la gestionarea energiei în rețea”, a completat el.

Portugalia are zone care ar putea fi potrivite

Cercetătorii încearcă acum să identifice zonele din Portugalia unde tehnologia ar putea fi aplicată în condiții reale. Unul dintre lucrurile pe care studiul le evidențiază este legătura dintre adâncime și cantitatea de energie care poate fi recuperată.

„Acesta este cu adevărat unul dintre aspectele inovatoare ale acestui studiu: arată, în primul rând, că, cu cât putem amplasa rezervorul mai adânc în rocile poroase, cu atât mai multă energie poate fi eliberată”, spune Ricardo Pereira.

Cercetătorii se uită în special la zonele unde există atât formațiuni geologice potrivite, cât și un consum ridicat de energie şi, în acest context, Lisabona și Almada, două zone cu populație numeroasă și activități industriale importante, se numără printre regiunile cu potențial.

Astfel, explică el, este posibil „să comparăm acest lucru cu consumul anumitor orașe de coastă, în special al unora dintre cele mai industrializate orașe, și să vedem ce impact ar putea avea asupra decarbonizării anumitor regiuni și asupra creșterii independenței energetice față de consumul de combustibili fosili”.

O zonă de interes este și Bazinul Lusitanian, o regiune geologică ce se întinde de la Lisabona spre Aveiro. Potrivit cercetătorului, aici există numeroase formațiuni care ar putea avea caracteristicile necesare pentru stocarea aerului comprimat.

„Din ceea ce știm despre geologie, și vorbim despre o primă evaluare a unei fâșii care se întinde de la Lisabona până la Aveiro, din punct de vedere geologic așa-numitul Bazin Lusitanian, există o întreagă gamă de roci care au potențialul de a servi drept rezervoare. Vorbim despre o suprafață uriașă și, în același timp, despre una dintre cele mai industrializate zone ale țării, cu o dezvoltare extinsă a energiei eoliene, solare și chiar hidroenergiei, cu alte cuvinte, cu energia disponibilă pentru alimentarea acestui proces”, mai spune specialistul.

Implementarea acestui sistem ar putea dura până la zece ani

De la o simulare pe calculator până la o instalație funcțională este însă un drum lung. În Portugalia, tehnologia se află deocamdată la nivel de proiect, iar cercetătorii estimează că ar putea fi nevoie de cinci până la zece ani pentru implementarea ei.

Înainte de a ajunge la producția propriu-zisă ar trebui analizată geologia fiecărui amplasament, forate puțuri, construit un proiect-pilot și testată ulterior exploatarea.

„Trebuie realizat un întreg set de studii, începând cu caracterizarea geologiei subsolului într-un anumit amplasament. Fiecare proiect este, în sine, o provocare tehnică și, prin urmare, chiar și studiile preliminare necesită deja ceva timp”, explică Ricardo Pereira.

Din punct de vedere financiar, cercetătorul vede tehnologia ca pe una competitivă, mai ales în comparație cu alternative care presupun costuri ridicate.

„Foarte avantajoasă”, este evaluarea lui Ricardo Pereira în privința stocării prin aer comprimat, în special în comparație cu hidrogenul verde, „care vine cu costuri foarte ridicate”.

China investește deja în această direcție, iar în Germania există, de asemenea, proiecte. Dezvoltarea este însă lentă, pentru că astfel de instalații presupun ani de planificare, proiectare tehnică și construcție.

Nu există cadru legal pentru un astfel de proiect

„Din câte știu, până acum nu există o legislație specifică care să permită implementarea unor astfel de proiecte în Portugalia. Tot ceea ce se află sub picioarele noastre aparține statului, tuturor dintre noi și, prin urmare, este nevoie de o reglementare specifică pentru acest tip de tehnologie, așa cum există acum pentru stocarea dioxidului de carbon”, spune cercetătorul.

Fără un cadru juridic clar, inclusiv companiile care ar vrea să investească se lovesc de o problemă încă din faza de cercetare.

„Chiar dacă o companie curajoasă, dornică să investească, ar vrea să comande un studiu, apoi să realizeze un proiect-pilot și, în cele din urmă, să ajungă la etapa de producție, fără legislație acest lucru nu poate fi făcut. (...) Există aici o barieră foarte reală care împiedică firmele din Portugalia chiar și să înceapă un studiu cât de cât solid”, a încheiat Ricardo Pereira.