Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι μεταβλητές, πράγμα που σημαίνει ότι, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, δεν παράγουν ανάλογα με τη ζήτηση. Αντίθετα, εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες, την ώρα της ημέρας και την εποχή του έτους, πράγμα που σημαίνει ότι η παραγωγή ενέργειας θα αυξάνεται και θα μειώνεται σύμφωνα με μοτίβα που βρίσκονται πολύ έξω από τον ανθρώπινο έλεγχο.
Επιπλέον, αυτά τα πρότυπα είναι συχνά σε άμεση αντίθεση με τα πρότυπα κατανάλωσης ενέργειας - όλοι ανάβουμε τα φώτα μας όταν δύει ο ήλιος, αναγκάζοντας τους ηλιακούς συλλέκτες να κλείσουν το ρολόι για την ημέρα. Η εξεύρεση αποτελεσματικών, αποδοτικών και μακροπρόθεσμων λύσεων αποθήκευσης ενέργειας που δεν καταστρέφουν την τράπεζα ή δεν δημιουργούν γεωπολιτικές εντάσεις έχει αποδειχθεί πρόκληση, αλλά ο τομέας βρίθει νέων καινοτομιών που θα μπορούσαν να αναμορφώσουν την ενεργειακή βιομηχανία όπως την ξέρουμε.
Επί του παρόντος, η βιομηχανία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αποθήκευση μπαταριών ιόντων λιθίου. Αυτό παρουσιάζει ορισμένα σημαντικά προβλήματα, διότι οι μπαταρίες αυτές μπορούν να συγκρατήσουν ενέργεια μόνο για μερικές ώρες, ενώ η διακύμανση της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές θα απαιτήσει αποθήκευση για ολόκληρες εποχές. Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απαιτούν πεπερασμένα, μη ανανεώσιμα στοιχεία σπάνιων γαιών, τα οποία θα λιγοστεύουν ολοένα και περισσότερο στο μέλλον. Αυτό παρουσιάζει σημαντικές πιθανές γεωπολιτικές παγίδες, καθώς η Κίνα ασφυκτιά σε πολλές αλυσίδες εφοδιασμού με σπάνια γήινα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του λιθίου.
Η ανάπτυξη μακροπρόθεσμης αποθήκευσης ενέργειας που δεν βασίζεται στο λίθιο είναι επομένως ένα κρίσιμο βήμα στην πορεία προς την πράσινη ενεργειακή μετάβαση. Στην πραγματικότητα, ένα μέλλον με μηδενική ενέργεια θα απαιτήσει μια τεράστια ποσότητα αποθήκευσης ενέργειας 6TWh. Μια έκθεση που κυκλοφόρησε τον Οκτώβριο του περασμένου έτους προβλέπει ότι η παγκόσμια αγορά συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου αναμένεται να αυξηθεί κατά 6,22 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ μόνο κατά τη διάρκεια της 5ετίας μεταξύ 2022-2026, με ρυθμό επιτάχυνσης 7%.
Ωστόσο, ο τομέας της μακροχρόνιας αποθήκευσης ενέργειας είναι ακόμη σε αρχικό στάδιο, με πολλά έργα και ιδέες να βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της έρευνας και της ανάπτυξης. Δεν είναι ακόμη άμεσα σαφές ποιες ιδέες θα ανέλθουν στην κορυφή, αλλά όποιοι επιστήμονες και προγραμματιστές καταφέρουν να στριμώξουν την αγορά θα ανταμειφθούν αδρά για τις προσπάθειές τους, καθώς η ζήτηση για αποθήκευση ενέργειας θα εκτοξευθεί στα ύψη τα επόμενα χρόνια.
Μια από τις πιο ελπιδοφόρες προσεγγίσεις στο πρόβλημα της μακροπρόθεσμης αποθήκευσης ενέργειας είναι η ιδέα της μπαταρίας βαρύτητας. Η ίδια η ιδέα είναι αρκετά απλή. Πρόκειται για ένα σύστημα που χρησιμοποιεί την περίσσεια ενέργειας που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όταν η παραγωγή είναι υψηλή αλλά η ζήτηση χαμηλή για να σηκώσει ένα βαρύ φορτίο. Όταν απαιτείται ενέργεια, το φορτίο αυτό πέφτει, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια.
Η πιο συνηθισμένη μορφή μπαταριών βαρύτητας είναι η αποθήκευση ενέργειας με αντλητική υδροηλεκτρική ενέργεια, στην οποία ποσότητες νερού αντλούνται προς τα πάνω και στη συνέχεια απελευθερώνονται για να περιστρέψουν τουρμπίνες. Ωστόσο, η αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια παρουσιάζει πολλές ελλείψεις. Τα φράγματα που χρησιμοποιούνται συχνά σε τέτοια συστήματα έχουν σημαντικές αρνητικές περιβαλλοντικές εξωτερικότητες, οι οποίες μπορούν να βλάψουν σοβαρά τους φυσικούς βιότοπους των ζώων και των φυτών και οι οποίες μπορούν επίσης να επηρεάσουν αρνητικά ή να εκτοπίσουν τις γύρω κοινότητες. Επιπλέον, καθώς οι παρατεταμένες ξηρασίες και τα χαμηλά επίπεδα νερού προκαλούν καταστροφές στους τομείς της υδροηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχουν ερωτήματα σχετικά με το αν η εξάρτηση από το νερό για την αποθήκευση ενέργειας είναι τόσο καλή ιδέα για το μέλλον.
Εν μέρει λόγω αυτών των προκλήσεων, άλλες μορφές αποθήκευσης βαρύτητας κερδίζουν όλο και περισσότερο έδαφος. Μία από αυτές τις νέες ελπιδοφόρες ιδέες είναι η μετατροπή παλαιών, εγκαταλελειμμένων φρεατίων ορυχείων σε ανελκυστήρες αποθήκευσης ενέργειας. Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη εργασία στο επιστημονικό περιοδικό Energies, επιστήμονες από το Διεθνές Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Ανάλυσης Συστημάτων (IIASA) της Αυστρίας πρότειναν ένα τέτοιο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας υπόγειας βαρύτητας (UGES) που βασίζεται σε ορυχεία, το οποίο θα αποθηκεύει ενέργεια ανυψώνοντας και κατεβάζοντας δοχεία γεμάτα άμμο για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας μέσω αναγεννητικής πέδησης.
Η ιδέα είναι ότι αυτή η καινοτομία όχι μόνο θα αξιοποιούσε τις εγκαταλελειμμένες υποδομές των ορυχείων που διαφορετικά δεν θα ήταν παρά ένας κίνδυνος και ένα αξιοθέατο, αλλά και θα αντικαθιστούσε μερικές από τις χιλιάδες θέσεις εργασίας που χάθηκαν μαζί με το κλείσιμο του ορυχείου. Επιπλέον, σύμφωνα με τα λόγια του επικεφαλής συγγραφέα της επιστημονικής εργασίας Τζούλιαν Χαντ, «τα ορυχεία διαθέτουν ήδη τη βασική υποδομή και είναι συνδεδεμένα με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος και διευκολύνει την υλοποίηση των μονάδων UGES».
