Sähköä säiliöön – virtausakut

Uusiutuvan energian kasvu jatkuu nopeana. Ajureita ovat sekä tuuli- ja aurinkoenergian hinnan voimakas lasku, pyrkimys energiantuotannon ympäristöhaittojen vähentämiseen että sähkön varastointitekniikkojen – erityisesti akkujen – kehitys.

Akkujen avulla saadaan talteen ylituotanto, joka muuten jouduttaisiin leikkaamaan. Erityisesti tällä on ollut suuri merkitys eteläisimmillä leveysasteilla, jossa aurinkosähköjärjestelmien tuotantohuippu on keskipäivällä mutta kulutushuiput ajoittuvat iltaan. Akkuja voidaan käyttää myös sähköjärjestelmän vakauden ylläpitoon.

Näköpiirissä olevassa tulevaisuudessa akut ovat paras teknologia lyhytaikaisten sähkövarastojen tarpeisiin. Mutta tarvetta on myös pitempiaikaiseen varastointiin, erityisesti meillä pohjoisessa, jossa sään ja vuodenaikojen vaihtelu on suurta. Pitkäaikaisvarastoissa tavanomaisten akkujen hinta nousee korkeaksi, sillä kapasiteetin ja hinnan välinen suhde on lineaarinen: kapasiteetin kaksinkertaistamisesta seuraa hinnan kaksinkertaistuminen. Lisäksi pitkäaikaisvarastoinnin aikainen itsepurkautuminen vähentää lataus-purkusyklien hyötysuhdetta.

Hiljattain julkaisussa raportissa Yhdysvaltain energiaministeriö on analysoinut eri varastointiteknologioiden teknistaloudellista toteutettavuutta pitkäikäiseen (>10 h) sähkön varastointiin sähköverkoissa. Erityisesti kolmella vaihtoehtoisen varastointiteknologian odotetaan saavuttavan hintakilpailukykyisenä pidettävä USD 0,05/kWh tavoitetaso: pumppuvoimalaitokset, paineilmavarastot ja virtausakut.

Pumppuvoimalaitosten ja paineilmavarastojen rajoitteena on niiden maantieteellinen hyödynnettävyys. Pumppuvoimalaitos edellyttää suuria maaston korkeuseroja ja paineilmavarasto tähän tarkoitukseen soveltuvia luolastoja. Virtausakuilta puuttuvat tällaiset rajoitteet.

Virtausakku poikkeaa perinteisestä akusta siten, että virtausakussa molemmat elektrolyytit ovat nestemäisessä muodossa. Muunnos sähköisestä energiasta kemialliseksi energiaksi tai takaisin tapahtuu akkukennostossa, jonka läpi elektrolyyttejä pumpataan. Kennoston koko määrittää akun tehon, mutta akun energia riippuu elektrolyyttisäiliöiden tilavuudesta. Akun energianvarauskapasiteettia voidaan kasvattaa helposti elektrolyyttisäiliöitä suurentamalla. Muita ratkaisun etuja ovat olematon itsepurkautuminen ja pitkä käyttöikä.

Virtausakut ovat lupaava teknologia sähköntuotannon kaasuriippuvuuden vähentämiseksi Euroopassa ja hintavaihteluiden tasoittamiseksi Suomessa, tarjoten todennäköisesti edullisen vaihtoehdon pitkäaikaisvarastointiin verrattuna vaihtoehtoihin (mm. P2G2P). Parhaillaan teknologia on pilottiasteella ja Euroopassa toimii muutamia kymmeniä pilottilaitoksia.