Bέλτιστες πρακτικές αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές στην Κύπρο: Μια ολοκληρωμένη προσέγγιση σε συνάφεια με τους ευρωπαϊκούς ενεργειακούς στόχους

Η ταχεία ανάπτυξη των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στην Κύπρο, με έμφαση στα φωτοβολταϊκά, έχει δημιουργήσει αυξημένες απαιτήσεις για την αποθήκευση της περίσσειας ηλεκτρικής ενέργειας και τη βελτιστοποίηση της διαχείρισης του δικτύου. Το παρόν άρθρο αναλύει τις τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας που κρίνονται ως οι πλέον κατάλληλες για τις ενεργειακές ανάγκες της Κύπρου, λαμβάνοντας υπόψη τη συνεχή και αυξημένη διείσδυση των ΑΠΕ στο ενεργειακό μείγμα και τους στόχους που έχει θέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση μέχρι το 2050.

Ιδιαίτερες συστάσεις δίνονται για εφαρμογή λύσεων, που περιλαμβάνουν τις συστοιχίες μπαταριών (BESS), την αντλησιοταμίευση (PHS), την τεχνολογία ηλεκτρισμός-θερμότητα-ηλεκτρισμός (E2H2E) και την παραγωγή και αποθήκευση πράσινου υδρογόνου (H₂). Επιπλέον, δίνεται κατεύθυνση στη δυνατότητα συνδυασμού υδρογόνου με φυσικό αέριο σε αναλογία 20:80 στην ηλεκτροπαραγωγή, καθώς και η μετατροπή του υδρογόνου σε μεθανόλη για χρήση στις μεταφορές και ειδικά στη ναυτιλία. Τέλος, αναλύεται η συσχέτιση των προτεινόμενων λύσεων με τους ενεργειακούς στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ) για το 2030 και το 2050, όπως ορίζονται στη στρατηγική Fit for 55 και στο πλαίσιο της Πράσινης Συμφωνίας.

Εισαγωγή

Η Κύπρος διαθέτει συνολική εγκατεστημένη ισχύ ΑΠΕ ύψους 964,61 MW, με 797,11 MW από φωτοβολταϊκά, 155,1 MW από αιολικά πάρκα και 12,4 MW από βιομάζα (ΔΣΜΚ, 2025). Η υψηλή διείσδυση ΑΠΕ στο ενεργειακό μείγμα δημιουργεί προκλήσεις για τη σταθερότητα και αξιοπιστία του ηλεκτρικού δικτύου. Επιπλέον η ΕΕ, μέσω του σχεδίου REPowerEU, στοχεύει στη μείωση της ενεργειακής εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα και την επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας έως το 2050. Συνεπώς, καθίσταται αναγκαία η εφαρμογή αποδοτικών και κατάλληλων τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας.

Ενεργειακοί στόχοι της ΕΕ για το 2030 και 2050

Στο πλαίσιο της Πράσινης Συμφωνίας, η ΕΕ έχει θέσει τους ακόλουθους ενεργειακούς στόχους:

Για το 2030:

• Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά 55% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990.
• Διείσδυση των ΑΠΕ στο ενεργειακό μείγμα στο 42,5% (με στόχο το 45%).
• Ανάπτυξη της παραγωγής και χρήσης πράσινου υδρογόνου με στόχο 10 εκατομμύρια τόνους ετησίως εντός της ΕΕ και ισόποση εισαγωγή άλλων 10 εκατομμυρίων τόνων.

Για το 2050:

• Κλιματική ουδετερότητα με μηδενικές καθαρές εκπομπές άνθρακα.
• Πλήρης απεξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και δημιουργία ενός έξυπνου ενιαίου ενεργειακού συστήματος βασισμένου στις ΑΠΕ.

Βραχυπρόθεσμες, μεσοπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες λύσεις αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Κύπρο

Η μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην Κύπρο είναι περίπου 600MWh, με βάση τα στατιστικά στοιχεία του Διαχειριστή Συστήματος Μεταφοράς Κύπρου (ΔΣΜΚ) για το 2023, ενώ το ποσοστό παραγωγής της ηλεκτρικής ενεργείας από ΑΠΕ για το έτος 2023 ανήλθε στο 21,5% της Ακαθάριστης Τελικής Κατανάλωσης Ηλεκτρικής Ενέργειας.

Βραχυπρόθεσμες λύσεις (0-3 έτη)

• Συστοιχίες Μπαταριών (BESS) - Παράδειγμα: Hornsdale Power Reserve, Αυστραλία (150MW/194MWh). Ήδη η ΑΗΚ έχει προχωρήσει σε προκήρυξη διαγωνισμού για την εγκατάσταση συστήματος μπαταριών στον Ηλεκτροπαραγωγό Δεκέλειας χωρητικότητας 160MWh, με εκτιμώμενο κόστος 45 εκατομμύρια ευρώ.

Μεσοπρόθεσμες λύσεις (3-7 έτη)

• Αντλησιοταμίευση (PHS) - Παράδειγμα: Dinorwig, Ηνωμένο Βασίλειο (1.728 MW/9,1GWh). Σύμφωνα με το Εθνικό Σχέδιο της Κύπρου για την Ενέργεια και το Κλίμα, προβλέπεται η ανάπτυξη αντλησιοταμιευτικών συστημάτων με συνολική ισχύ 130MW έως το 2030.

Μακροπρόθεσμες λύσεις (7+ έτη)

• Αποθήκευση Ενέργειας μέσω Μετατροπής σε Θερμότητα (E2H2E) - Παράδειγμα: Crescent Dunes, ΗΠΑ (110MW/1.100 MWh). Η τεχνολογία E2H2E μετατρέπει την περίσσεια ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα, την αποθηκεύει σε υλικά υψηλής θερμοχωρητικότητας (λιωμένα άλατα ή κεραμικά) και την επαναμετατρέπει σε ηλεκτρική μέσω ατμοστρόβιλων.
• Παραγωγή και Αποθήκευση Πράσινου Υδρογόνου με τη δημιουργία «κοιλάδων υδρογόνου»- Παράδειγμα: NEOM Green Hydrogen, Σαουδική Αραβία (4GW/650 τόνοι H₂ ημερησίως).
• Υδρογόνο και Φυσικό Αέριο - Παράδειγμα: H21 Leeds City Gate, Ηνωμένο Βασίλειο. Η προσθήκη υδρογόνου στο φυσικό αέριο σε αναλογία 20:80 επιτρέπει τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από 61-62%. Με τη χρήση του σε αυτήν την αναλογία στις μονάδες παραγωγής της ΑΗΚ, που έχουν μετατραπεί για να καίουν φυσικό αέριο, θα χρειάζονται ετησίως περίπου 45.000 μετρικούς τόνους πράσινου υδρογόνου (από αποτελέσματα διδακτορικής διατριβής) που αναλογούν περίπου σε εγκατεστημένη ισχύ 1.400MW φωτοβολταϊκών συστημάτων για την παραγωγή τους από ηλεκτρόλυση του νερού.
• Παραγωγή Μεθανόλης από Υδρογόνο - Παράδειγμα: Green Methanol Plant, Δανία (50.000 τόνοι ετησίως). Η μεθανόλη από πράσινο υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη ναυτιλία ως εναλλακτικό καύσιμο χαμηλών εκπομπών άνθρακα (H₂ + CO₂ → CH₃OH).

Συμπεράσματα

Η εφαρμογή ενός πολυδιάστατου πλάνου αποθήκευσης ενέργειας, με διαχωρισμό σε βραχυπρόθεσμες, μεσοπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες τεχνολογίες, αποτελεί τον βέλτιστο τρόπο διαχείρισης της ενέργειας από ΑΠΕ στην Κύπρο. Οι συστοιχίες μπαταριών (BESS) προσφέρουν άμεση ανταπόκριση, η αντλησιοταμίευση (PHS) και η αποθήκευση θερμότητας παρέχουν μεγάλη χωρητικότητα, ενώ το πράσινο υδρογόνο και η μεθανόλη μπορούν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στις μακροχρόνιες λύσεις και αποτελούν το μέλλον της αποθήκευσης και της παραγωγής ενέργειας για την ΕΕ.

Για όλες τις πιο πάνω εισηγήσεις πρέπει να γίνει το συντομότερο δυνατό ένας ολοκληρωμένος επικαιροποιημένος στρατηγικός σχεδιασμός με την εμπλοκή όλων των αρμόδιων Αρχών και τεχνοοικονομική ανάλυση όλων των δεδομένων για καθορισμό των σχετικών παραμέτρων που αφορούν τη χρηματοδότηση και την υλοποίηση αυτών των έργων, σε σχέση πάντα και με τους στόχους που έχει θέσει η ΕΕ.

*Διορισμένο Μέλος ΠΕ ΕΤΕΚ Λεμεσού και Εξειδικευμένο Μέλος Συνδέσμου Γερμανών Μηχανικών για Τεχνολογίες Παραγωγής, Ενέργειας και Περιβάλλοντος (VDI),

BΕng, BSc, MBA, ΜΒΑ&MPA, MSc, MPA, PhD candidate (ΤΕΠΑΚ)

(Τα πιο πάνω αποτελούν προσωπικές απόψεις του μελετητή και προκαταρκτικά συμπεράσματα διδακτορικής διατριβής με θέμα «Οικονομική Ανάλυση και Βελτιστοποίηση Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Πολιτικών στον Τομέα της Ηλεκτροπαραγωγής, με τη χρήση του Φυσικού Αερίου και Υδρογόνου ως Βασικών Καυσίμων» στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του ΤΕΠΑΚ).