Här är något som håller energiplanerare uppe på natten: vad händer när vinden slutar blåsa och solen går ner, men alla laddar fortfarande sina elbilar och kör sina luftkonditioneringar? Det är inget hypotetiskt problem längre. När länder pressar hårdare mot mål för förnybar energi, springer vi handlöst in i en verklighet som är både uppenbar och förvånansvärt komplex-vind- och solenergi är fantastiska när de arbetar, men de är galet inkonsekventa när du faktiskt behöver dem.
Det korta svaret på om storskalig energilagring kan hantera efterfrågan är: tekniskt sett ja, men vi är långt ifrån redo för det än. Och vägen dit är stökigare än vad de flesta policydokument vill erkänna.
Varför detta betyder mer än du tror
De flesta förstår att solpaneler inte fungerar på natten. Det som är mindre uppenbart är hur vild variationen kan vara. Jag pratar om veckor-ibland månader-där vindproduktionen över ett helt land kan sjunka till en bråkdel av dess kapacitet. Vädermönster bryr sig inte om våra energibehov, och historiska data visar några ganska obekväma sanningar om hur länge dessa lugnar kan pågå.
Storbritanniens situation illustrerar detta perfekt. De har åtagit sig att netto noll år 2050, vilket innebär enorma mängder vindkraftverk och solkraftsparker. Men även om du byggde tillräckligt med förnybar kapacitet för att teoretiskt sett driva landet två gånger om, skulle du fortfarande ha perioder där produktionen brister. Klyftan är inte heller liten. Vi pratar om att behöva lagra energi på skalor som dvärgar allt som för närvarande är i drift-ungefär tusen gånger mer än vad alla Storbritanniens pumpade vattenkraftsanläggningar kan ge tillsammans. Det är inget stavfel.
Så vad finns det för alternativ för storskalig energilagring?
Det är här saker och ting blir intressanta, eftersom det inte finns en enda magisk lösning. Olika lagringstekniker utmärker sig på olika saker, och det som fungerar för att lagra energi i några timmar ser inte ut som det du behöver för säsongslagring.
Batterierfå alla rubriker, och av goda skäl-förbättras de snabbt och fungerar utmärkt för kort-lagring. Men här är haken: batterier är dyra när du skalar upp dem för att lagra dagar eller veckor av en nations el. Ekonomin fungerar helt enkelt inte än för storskalig energilagring utöver kanske 4-6 timmars backup. De är bra för att jämna ut gupp, mindre bra för att överbrygga en två veckor lång sträcka med låg vind.
Pumpad hydroär den gamla pålitliga-pumpen vatten uppför när du har överskott av el, låt det rinna tillbaka ner genom turbinerna när du behöver ström. Det fungerar, det är bevisat och det är relativt effektivt. Problemet? Geografi. Du behöver rätt typ av terräng med lämpliga reservoarer, och de flesta av de bra platserna är redan tagna. Att bygga nya pumpade vattenkraftsprojekt stöter på alla möjliga miljö- och planeringshinder.
Tryckluftslagringlåter smart-använd överflödig elektricitet för att komprimera luft i underjordiska grottor och släpp den sedan för att driva turbiner senare. Men det har aldrig riktigt tagit fart kommersiellt. Effektiviteten-tur och retur är inte bra, och du behöver specifika geologiska formationer.
Sen finns detvätelagring, som kan låta exotiskt men förmodligen är den mest praktiska lösningen för verkligt storskalig energilagring under långa perioder. Konceptet är okomplicerat nog: använd överskott av förnybar el för att dela upp vatten till väte och syre genom elektrolys. Förvara vätgasen, bränn sedan antingen i kraftverk eller kör det genom bränsleceller när du behöver el igen.
Varför väte fortsätter att dyka upp i dessa samtal
Det med vätgaslagring som gör att det sticker ut är inte effektiviteten-det är faktiskt ganska ineffektivt jämfört med batterier och förlorar kanske 60–70 % av energin på tur och retur. Men effektivitet är inte allt. Det som är viktigt för storskalig energilagring är kostnaden per enhet lagringskapacitet, och det är här väte i salthålor blir övertygande.
Saltgrottor är anmärkningsvärda för detta ändamål. Du kan lösa ut dem-(lös i princip ut saltet med vatten), och de är naturligt förseglade och stabila. Ännu viktigare, de är enorma. En enda grotta kan lagra tillräckligt med väte för att generera gigawattimmar-elektricitet. Och platser som Storbritannien-tillsammans med många andra länder-har betydande saltfyndigheter under jord som skulle kunna ta emot den enorma lagringskapacitet vi pratar om.
Ekonomin fungerar också annorlunda. Med batterier skalas dina kostnader ungefär linjärt med kapaciteten-dubbelt lagringsutrymme, dubbelt så mycket pris. Med väte i salthålor är den dyra delen elektrolysutrustning och bränsleceller (eller kraftverk) för att konvertera tillbaka till el. Själva förvaringen? Relativt billigt per enhet när du väl har grävt ut grottan. Detta gör den unikt lämpad för att lagra stora mängder energi som kan sitta där i månader innan du behöver den.
Tidsproblemet som ingen gillar att prata om
Här är där politiska ambitioner kraschar in i den fysiska verkligheten: att bygga den här infrastrukturen tar tid. Mycket tid. Lösningsbrytning i en saltgrotta är inte något du gör under en helg. Vi pratar år för en enda grotta, och du behöver många av dem. Vätgaselektrolysanläggningarna, rörledningarna, kraftgenereringsutrustningen-allt detta kräver inte bara pengar utan utökade tidsplaner för byggandet.
Om Storbritannien (eller vilket land som helst) på allvar vill ha storskalig energilagring redo för när de behöver det, måste bygget börja mer eller mindre nu. Inte om fem år efter ytterligare en omgång av förstudier, utan nu. Gapet mellan "vi borde nog tänka på det här" och "vi behöver desperat det här operativa" sluter snabbare än vad folk inser.
Kan den faktiskt hantera efterfrågan?
För att återgå till den ursprungliga frågan: storskaliga energilagringssystem kan teoretiskt hantera efterfrågan, men bara om vi bygger tillräckligt många av dem i tid och blandar olika teknologier på lämpligt sätt. Du skulle vilja ha batterier för timme-till-timme balansering, kanske lite pumpad vattenkraft där det är tillgängligt och massiv vätelagring för de längre perioderna med låg förnybar produktion.
Den verkliga begränsningen är inte tekniken-det är viljestyrka och investeringar. De system vi behöver är tekniskt genomförbara men kräver åtaganden och utgifter nu för fördelar som känns abstrakta för många människor. Vätgasinfrastruktur ger inte spännande pressmeddelanden som en ny solenergipark gör, även om det är lika avgörande.
Det finns också frågor om hur du skapar marknadsmekanismer som stimulerar till att bygga lagringskapacitet som kan stå stilla för det mesta. Traditionella elmarknader var inte utformade för denna typ av flexibilitetskrav. Någon måste betala för att bygga och underhålla enorma lagerreserver även under år då vädermönstren är gynnsamma och man knappt använder dem.
Vad som behöver hända
För att storskalig energilagring verkligen ska kunna hantera efterfrågan när vi går över till förnybara energikällor måste flera saker anpassas. Investeringsramverk måste erkänna värdet av lagring som sällan används men som är ytterst viktig-som försäkringar som du hoppas att du aldrig gör anspråk på. Bygglov och miljöbedömningar måste gå snabbare utan att offra ordentlig tillsyn. Och ärligt talat måste allmänheten förstå att "den rena energiframtiden" inkluderar en hel del infrastruktur som inte är glamorös men som är absolut nödvändig.
Alternativet är inte tilltalande. Utan adekvat storskalig energilagring har du en backup av fossila bränslen, vilket motverkar syftet, eller accepterar periodiska strömavbrott när förnybara energikällor inte kan möta efterfrågan, vilket ingen vill ha. Eller så bygger du kraftigt över förnybar kapacitet till en punkt där du sällan stöter på brister-men det är ekonomiskt slöseri och-markintensivt.
Lagring är inte det sexigaste ämnet inom energipolitiken, men det kan vara det viktigaste vi inte uppmärksammar tillräckligt mycket. Huruvida storskalig energilagring kan hantera efterfrågan beror mindre på teknisk förmåga och mer på om vi är villiga att bygga den i nödvändig skala innan vi faktiskt behöver den. Och det fönstret stängs snabbare än de flesta inser.