Uvod
Dugi niz godina skladištenje energije nije se smatralo prioritetom energetskog sustava, dijelom zbog toga što aktualna tehnologija nije bila ekonomski isplativa, te dijelom zbog toga što je skladištenje energije bilo ekonomski manje vrednovano u energetskim sustavima koji su bili dominantni po upotrebi fosilnih goriva. Nastavno na navedeno, odlučna opredijeljenost javne politike prema de-karbonizaciji sve više stimulira razvoj tehnologije usko vezan za obnovljive izvore energije (OIE). Iako se udio električne pridobiven putem tzv. stohastičkih obnovljivih izvora energije (vjetroelektrane i fotonaponski sustavi) iz godine u godinu u zemljama EU povećava, još uvijek ne prelazi granicu od 20 % u ukupnom udjelu proizvedene energije.(22) Veća penetracija u globalnom udjelu je moguća uz rješavanje mnogobrojnih tehnički izazova koji su posljedica njihovog intermitentnog rada. U ovom kontekstu treba napomenuti da je proizvodnja električne energije iz OIE uvelike ovisna o vremenskim prilikama te u tom smislu gubi mogućnost zadržavanja kontinuirane proizvodnje što sa tehničkog aspekta vođenja i upravljanja elektro-energetskom mrežom predstavlja izazov i problem koji može dovesti do nepotrebnih energetskih gubitaka te nesrazmjera između ponude i potražnje električne energije. Primjerice, za planiranje proizvodnje električne energije iz postrojenja koja koriste intermitentne obnovljive izvore energije, kao što su vjetroelektrane, sunčane elektrane i male hidroelektrane, nužni su sofisticirani softverski alati. S druge strane za planiranje proizvodnje električne energije iz postrojenja koja koriste upravljive obnovljive izvore energije, kao što su elektrane na biomasu, elektrane na bioplin, geotermalne elektrane te visokoučinkovite kogeneracije, za kvalitetno planiranje proizvodnje je nužno dobivanje planova proizvodnje od proizvođača za navedene tipove postrojenja.(11) U svrhu povećanja sigurnosti dobave energije, postizanju veće učinkovitosti mrežnih energetskih sustava u uvjetima povećanja penetracije i distribucije obnovljivih izvora energije, potrebno je povećati sposobnost skladištenja energije, kako na strani energetskih postrojenja, tako i na strani potrošača(10). Izgradnja elektroenergetskog sustava koji će moći prihvatiti veće količine električne energije proizvedene intermitentnim (stohastičkim) izvorima, kao što su vjetar i sunčevo zračenje je realno i moguće te treba biti primjenjivano u praksi. Uvažavajući Europski cilj zastupljenosti OIE u ukupnoj proizvodnji energije od 85 % do kraja 2050 s time da minimalno 65 % od navedene količine pripada upravo stohastičkim izvorima energije kao što su vjetar i sunce, skladištenje energije dobivene iz OIE zbog tehnoloških specifičnosti vezanih za njezino pridobivanje ključno je za ostvarivanje tranzicije na energetski sustav koji se zasniva na niskom udjelu ugljika u proizvodnji i iskorištavanju energije. Kao jedno od zanimljivih tehnoloških rješenja nameće se skladištenje viška energije proizvedene iz OIE u obliku kemijske energije vodika. Dosadašnja ciljana istraživanja ukazuju na činjenicu da će vodik igrati ključnu ulogu u lancu distribucije, opskrbe i skladištenja energije generirane iz OIE(17). Višak električne energije pridobiven iz stohastičkih OIE koristi se u postupku elektrolize za razdvajanje molekula vode na vodik i kisik. Izdvojeni vodik nadalje komprimira se na ležišni tlak te pohranjuje u ležište za kasniju upotrebu. Osim podzemnog skladištenja vodika moguć je i njegov direktan transport u plinski sustav (primjerice europska vodikova mreža duga je 1.500 km i obuhvaća dio Njemačke, Francuske i zemalja Beneluksa) u odgovarajućem omjeru s prirodnim plinom, iskorištavanje na licu mjesta kao energenta za pogonsku potrošnju ili izdvajanje iz smjese plina te pretvorba iz kemijskog oblika energije u električnu energiju putem gorivih ćelija. Sve naprednija tehnološka rješenja sustava elektrolize ključna su za pretvaranje viška električne energije iz OIE u vodik. To se može vidjeti i na listi aktualnih pilot projekata vezanih za proizvodnju vodika u zemljama EU, gdje od ukupno 33 aktualna projekta, gotovo polovica upotrebljava sustav elektrolize. Također, zemlje EU trenutno prednjače u razvoju i proizvodnji naprednih sustava elektrolize, a trenutno na tržištu postoje i specifične verzije uređaja namijenjene upravo proizvodnji vodika iz viška energije generirane putem OIE. Njihova odlika je relativno malo vrijeme odziva i prilagodljivost varijabilnom načinu rada (8). Osvrti znanstvene zajednice involvirane u istraživanje vodika predviđaju da će vodik kao energetski nosač postići komercijalnu održivost u narednim godinama, što predstavlja dodatnu vrijednost u postizanju zadanih ciljeva definiranih pariškim sporazumom u smislu održivosti i neovisnosti energetskog sustava(17). Možemo reći da vodik postaje ključni dio održivije i sigurnije energetske budućnosti pri čemu autori posebno naglašavaju činjenicu da EU ima razvijen sustav za prijenos i distribuciju plina diljem kontinenta, ali sama veća primjena korištenja vodika u plinovodnoj mreži svoju ekonomsku opravdanost će imati jedino ako se to bude smatralo dugoročnom energetskom opcijom (Gazprom je već patentirao i testira metodu proizvodnje vodika iz metana koji koristi adijabatsku pretvorbu: rezultirajuća smjesa metana i vodika zadovoljava vlastite potrebe tvrtke na kompresorskim stanicama).
