Energiatárolás sűrített levegővel
- Az energia hosszabb távú tárolására jelenleg csak néhány technológia képes, márpedig enélkül az energiaátmenet is nehezen képzelhető el. A kevés közül az egyik ilyen megoldást a sűrített levegős energiatárolás jelentheti.
- Az energiatárolásról a legtöbb embernek az akkumulátorok jutnak eszébe, ezek azonban technológiától függően csak órákra vagy – többnyire jelentős veszteség mellett – napokra képesek elraktározni az energiát. A ma legelterjedtebb lítiumion-akkumulátorok és a különféle egyéb új akkumulátoros technológiák különböző jellemzőkkel rendelkeznek, mint energiasűrűség, hatékonyság / tárolási kapacitás, tőkeköltség, lehetséges tárolási időtartam, tartósság vagy éppen a nyersanyagok hosszú távú elérhetőségének kilátásai alapján, azonban közös bennük, hogy hosszabb távon nem jelentenek megoldást az energiatárolásra.
- Az akkumulátorok már mai fejlettségi szintjük mellett is jól használhatók mobiltelefonokban, elektromos autókban, háztartási napelemes rendszerek mellé telepítve vagy az elektromos hálózat kiegyensúlyozására, azonban tökéletesen kielégítő megoldást lényegében egyik felhasználási területen sem nyújtanak, így érthető módon ezek fejlesztése is folytatódik.
- Bár akad olyan tanulmány is, amely szerint a megújulóenergia-termelő és a rövid távú akkumulátoros energiatároló kapacitás túltervezése mellett gyakorlatilag nincs szükség hosszú távú tárolásra az energiaátmenethez, az általános álláspont szerint ez fontos szerepet játszhat az energiarendszer dekarbonizálásában és az időjárásfüggő megújuló energiaforrások terjedésével párhuzamosan erősödik is az érdeklődés a hosszabb távú energiatárolás iránt.
- A kereslet hatására az egy napnál hosszabb energiatárolásra megoldást kínáló technológiák száma növekszik, de az érettnek nevezhető technológiákat ma még egy kezünkön meg tudjuk számolni. A ma legelterjedtebb hosszú távú energiatárolási megoldást a szivattyús–tározós vízerőművek jelentik, amelyek a számos egyéb változatban létező gravitációs energiatárolás egy fajtáját képviselik. A klímaváltozás, mindenekelőtt a csapadékmintázatok módosulása ugyanakkor a vízerőművek elé is új kihívásokat állított.
- További hosszú távú energiatárolási lehetőséget hordoznak magukban a jövő remélhetőleg klímasemleges gazdaságának megvalósításához kritikus fontosságúnak tartott tiszta hidrogén, a tároló közegként vizet, olvadt sót, de akár vulkáni kőzetet, ásványokat, kerámiát vagy betont használó hőenergia-tárolási technológiák (a tárolt hőenergiából később akár villamos energia is termelhető), de az akkumulátorok között ilyen lehetőséget kínál például a vanádium redox folyadékáramos technológia is.
- Míg a legtöbb hosszú távú energiatárolási technológia fejlesztése még korai fázisban van, illetve drága, egyesek már jelenleg is olcsóbb megoldást biztosítanak a nyolc órát meghaladó időtartamú tárolásra, mint a lítiumion-akkumulátorok. Ebbe a körbe tartoznak a hőenergia-tárolók mellett a sűrített levegős energiatárolók is, amelyek már a négy órás, tehát rövidebb távú tárolási célra is alacsonyabb beruházási költség mellett valósíthatók meg, mint a lítiumion-akkumulátorok.
- Más mechanikus rendszerekhez hasonlóan a sűrített levegős energiatárolási rendszerek hatékonysága ugyan alacsonyabb, mint a lítiumion-akkumulátoroké (60–65% vs 80%), azonban tartósabbak, és 30 éves vagy akár ennél is hosszabb hasznos élettartammal is lehet számolni esetükben.
- A rendszer úgy működik, hogy a például szél- vagy naperőművek által megtermelt, az aktuális fogyasztási igényt meghaladó többlet villamos energiával üzemeltetett kompresszorokkal a megfelelő üregbe vagy tartályba pumpálják a sűrített levegőt, ahol ez nagy nyomáson tárolható. A technológia a legtöbb esetben föld alatti barlangokat, bányaüregeket, egyéb légmentessé tett geológiai képződményeket vagy nagy méretű, merev tartályokat használ a sűrített levegő tárolására. Innen szükség esetén lényegében bármikor kinyerhető az energia: a sűrített levegőt egy turbinán keresztül engedve és ismét elektromosságot termelve.
- A költségek innovatív megoldásokkal tovább mérsékelhetők, például ha a tároláshoz szükséges magas nyomású körülményeket a tartályok mélytengeri közegben való elhelyezésével, a rá nehezedő vízoszlop tömegének felhasználásával biztosítják.
- A fejlesztésekkel az energiatárolás időtávja is fokozható. Két Hollandiában és Németországban folyó, sóbarlangokra települő barnamezős beruházás esetében például 84 órás energiatárolási időtartammal számolnak, méghozzá jelentős, 26 gigawattórás (GWh) kapacitás (eltárolható energiamennyiség) és 320 megawattos (MW) teljesítmény mellett.
- A technológia alkalmazását bizonyos műszaki kihívások is nehezítik. A megfelelő geológiai adottságok meglétének feltétele mellett ilyen tényező például az is, hogy míg a levegő a sűrítés közben felmelegszik, addig kitágulása során lehűl, az áramtermelő turbinák hideg levegővel való meghajtása pedig kevésbé hatékony. Ezért a sűrített levegőt felhasználása előtt gyakran földgázzal melegítik, ami többlet energiafelhasználást és szén-dioxid-kibocsátást eredményez.
- Ma azonban már létezik olyan technológia, amely a levegő összenyomásakor keletkező hőt felfogja és szintén eltárolja, majd a levegő felmelegítésére használja fel, amikor az kitágulva a turbinába áramlik. A várakozások szerint a jövő a hőtárolást a sűrített levegős energiatárolással kombináló rendszereké.
- A karbonsemleges energiagazdaság kiépítéséhez nélkülözhetetlen más technológiákhoz hasonlóan a sűrített levegős energiatárolás területén is Kína rendelkezik a legköltséghatékonyabb megoldásokkal, így Kínán kívül az átlagos beruházási költség 68%-kal magasabb. A drasztikus különbség fő oka nagyrészt ezen a területen is az, hogy Kína sokkal nagyobb mértékben alkalmazza a technológiát, mint a világ többi része, a kedvező szakpolitikai szabályozási környezet támogató hatásának köszönhetően is.
- Így míg más országok nemritkán még a kereskedelmi forgalomba hozatal korai szakaszában járnak, Kína már gigawattóra nagyságrendben fejleszt ilyen projekteket is, és a világ jelenlegi legnagyobb ilyen üzeme is az ázsiai országban található. Kína az innovációt sem hanyagolja el. A beszámolók szerint sikeresen kísérletezik például a sűrített levegős és a szivattyús–víztározós energiatárolás kombinálásával is.
- A technológia fejlesztése területén megfigyelhető kedvező folyamatok alapján a várakozások szerint a sűrített levegős energiatároló rendszerek a megfelelő alkalmazási területeken olcsóbb alternatívaként akár az elektrokémiai módszerrel energiát tároló akkumulátorok helyébe is léphetnek. És bár ez jelenleg elsősorban nagyobb léptékű projektek esetében képzelhető el, nem kizárt, hogy a jövőben akár a technológia háztartási célú alkalmazása is megvalósulhat. Lengyel kutatók ugyanis mikroméretű sűrített levegős energiatároló rendszert fejlesztettek ki, amely olyan lakó- és ipari épületekben használható, ahol alacsony hőmérsékletű hulladékhő áll rendelkezésre.
(forrás: greendex.hu)
Háztartási kiserőművek (HMKE)
- Háztartási méretű kiserőművekről hallva a legtöbben valószínűleg a napelemekre gondolnak, pedig számos egyéb technológia létezik. Akár saját szélturbinánk, vízerőművünk vagy gázerőművünk is lehet, de nem véletlen, hogy világszerte a napelemek dominálnak.
- Nagyon is érthető, hogy miért éppen a napelemek jutnak először eszünkbe, ha a saját energiatermelés lehetősége kerül szóba, hiszen a fotovoltaikus (pv) technológia beépített teljesítőképesség alapján 99,8, darabszám szerint pedig 99,9 százalékát adja a teljes hazai háztartási méretű kiserőmű-állománynak (HMKE). Ez azt jelenti, hogy a legutóbbi elérhető adatok szerint 2023 végén összesen 256 652 darab HMKE működött itthon 2 331 703 kW beépített teljesítőképességgel. Ebből 256 471 darab volt a naperőmű közel 2 329 489 kW teljesítőképességgel.
- A napelemek dominanciáját több ok is magyarázza az 50 kW alatti háztartási méretű szegmensben. Mindenekelőtt a pv-technológia árának elmúlt évtizedben végbement óriási esése, de a hazai adottságok és a szabályozási, támogatási környezet is ebbe az irányba hat. A pandémia ellátási láncokat megzavaró utóhatásai miatt ugyan fordult a trend, és a költségek 2020 végén emelkedésnek indultak – amihez az energiaválság, illetve az orosz-ukrán háború is hozzájárul –, a fosszilis energiahordozók és a villamos energia árának elszállása mellett azonban a napelemek drágulása eltörpül, így a háztartási napelemes rendszerek telepítései 2021-ben már rekordmagasságba emelkedtek itthon, és világszerte is erőteljesen növekedtek. Ez a tendencia egyelőre a folytatásban sem látszik gyengülni.
- Ami az egyéb technológiák szerepét illeti a hazai háztartási méretkategóriában: jelenleg 137 darab szélerőmű, 18 darab földgázerőmű, 13 darab vízerőmű, 7 darab termálvíz-kísérőgázt hasznosító erőmű, 3 darab tüzelőolaj- és egyéb gázolaj-tüzelésű erőmű, továbbá 2 biogázzal, depóniagázzal, szennyvíziszapgázzal, valamint 1 növényi eredetű biomasszával üzemelő erőmű működik Magyarországon. Ezek közül csak a kis szélerőművek összesített beépített teljesítőképessége haladja meg az 1 MW-ot.
- Az energiaválság, valamint a fosszilis energiaimport és -ellátás kilátásainak bizonytalanságai miatt a fogyasztók egyre inkább igénylik a központi energiarendszerektől való függetlenedést (és a termelővé-fogyasztóvá – azaz prosumerré – válást). Ez a naperőművek mellett az egyéb, különösen a megújulós HMKE-k és az immár piacérett háztartási energiatárolók keresletének is lökést adhat.
- Részben ennek hatására 2021-ben rekord számú, 49 új egységgel nőtt a hazai háztartási méretű szélerőmű-állomány, amely a napelemek után egyértelműen a szegmens legizgalmasabb szelete. A szélturbinákkal a költségek oldalán nagy vonalakban ugyanaz a helyzet, mint a napelemekkel. A 2010-es évek meredek árcsökkenést hoztak, és bár az utóbbi szűk két évben itt is emelkedtek az árak, a fosszilis energiahordozók és piaci áramárak kilövése miatt a szélenergia versenyképessége még javult is az előbbiekkel szemben.
- Hogy akkor a kis szélturbinák miért nem tudnak mégsem a napelemekét megközelítő népszerűségre szert tenni a háztartási mérettartományban világszerte, azt elsősorban a két technológia skálázhatóságának eltérése indokolhatja. Napelemekből – moduláris jellegüknek köszönhetően – szinte bármekkora erőmű összerakható az 1-2 kW-tól több száz 100 MW-ig terjedő tartományban, a HMKE-k esetében akár 1 nap alatt is. A háztartási szélturbinák kínálata ugyan széles, de a napelemes rendszerekkel összehasonlítva kevésbé méretezhető az egyes háztartások, vállalkozások és intézmények sajátos fogyasztási igényeihez.
- Az sem kedvez a háztartási szélturbinák elterjedésének, hogy a szél nagyobb magasságokban erősebb, mint a felszín közelében. Nem véletlen, hogy a nagy, ipari méretű szélturbinák is egyre magasabb tornyokra kerülnek.
- A „háztartási méretű szélerőmű” vagy „háztartási méretű szélturbina” keresőszavakat beírva a böngészőbe számos találat ugrik fel. Akár magyarországi forgalmazóktól is vásárolhatunk ilyen berendezést. Mielőtt választanánk, érdemes részletesen informálódni a telepítés feltételeiről és az egyéb hasznos tudnivalókról. Háztartási méretű turbinát épülettől, tereptárgyaktól legalább 150 méteres távolságban szabad telepíteni a biztonság és a környék nyugalmának megőrzése érdekében. A turbina telepítése ráadásul építési engedélyhez kötött, ezért érdemes tájékozódni az illetékes Építésügyi Hatóságnál is. A telepítés előtt érdemes szélmérést végeztetni a helyszínen, hogy megbizonyosodjunk a terület alkalmasságáról, magát a telepítést pedig jó inkább szakemberre bízni.
- Az árak jókora szóródást mutatnak teljesítmény és technológia szerint. Szélturbinát már 100 ezer forint alatti összegért is beszerezhetünk, de több millió forintért is. A magasabb kategóriában nemcsak a klasszikus szélkerék-kialakítású, hanem akár függőleges szélturbinák (vertikális szélgenerátorok) is elérhetőek. Ezek oda is telepíthetők, ahol nincs hely és lehetőség normál szélgenerátor telepítésére, például családi házak tetőszerkezetére.
- A Magyarországon harmadik leggyakoribb háztartási méretű erőműtípus a földgáztüzelésű HMKE. A motorhajtású termelő berendezésekből jelenleg 18 működik az országban, miután 2020-ban még 23, 2021-ben pedig 21 volt a számuk. Mindez 2022-ben 16-ra csökkent, tehát ehhez képest idén némi növekedés figyelhető meg, ugyanakkor a csökkenőnek mondható tendencia nem meglepő a földgázpiaci kilátásokra tekintettel. Ugyanezen okból valószínűleg idén sem ezek az egységek lesznek a legkeresettebbek a HMKE-piacon. Mindenesetre ebbe a mérettartományba tartozó gázgenerátorokat akár az online piactéren is megrendelhetünk, a kisebb, pár tízezer forintos használt berendezésektől a nagyobb, többmilliós tételt képviselő áramfejlesztőkig.
- Magyarország nagyobb vízerőművekben sem dúskál, és a vízenergia hazai kilátásait a klímaváltozás, valamint a 2022-es súlyos csapadékhiány sem javította. Ennek megfelelően a hivatalos adatok szerint csupán 13 darab háztartási vízerőmű üzemel itthon 130 kW beépített teljesítőképességgel. A nap- és szélerőműhöz hasonlóan a megújuló energiaforrásra támaszkodó rendszerek előnye az előbbiekkel szemben, hogy folyamatos termelésre képesek – már ha a telkünkön megfelelő esésű és/vagy vízhozamú patak halad át, és rendelkezésünkre áll a beruházáshoz szükséges akár pár millió forint.
- A többi HMKE-típus még a szél-, földgáz- és vízerőműveknél is ritkább. Az országban 7 darab, a termálvíz kísérőgázával működő háztartási méretű kiserőmű található. Ezek feltételezhetően nem magánházaknál működnek, és ez – szintén a tüzelőanyag természete miatt – vélhetően igaz a biogázt, depóniagázt, szennyvíziszap-gázt, növényi eredetű biomasszát, valamint tüzelőolajat és egyéb gázolajat hasznosító erőművekre is.
- A HMKE telepítése a hálózattól való részleges függetlenedésünket, ezáltal ellátásbiztonságunk javítását szolgálja.
(forrás: greendex.hu)
