Az energiatárolás technológiája már nem ígéret: valóság, amely átrajzolhatja az áramtermelést és az energiaárakat is.
A radiocafén, a Millásreggeliben Szilva Attila fizikus, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem és az Uppsalai Egyetem kutatója, a Furik blog szerzője fejtette ki, miért kulcskérdés a villamos energia tárolása, milyen akkumulátortípusok jöhetnek szóba, és mi a helyzet Magyarország napenergia-rekordja mögött.
Miért éppen a villamos energia tárolása a legfontosabb?
Az energiatárolás igénye nem önmagában merül fel. Összefügg azzal, hogy a megújuló energiaforrások – a nap és a szél – időben szétválasztják a termelést és a fogyasztást. A fizikus szerint azonban az alapkérdés mélyebben gyökerezik. Először azt érdemes tisztázni, milyen típusú energiát kell egyáltalán tárolni.
A közlekedésben az elektromos meghajtás azért hatékonyabb a belső égésű motoroknál, mert az energia szinte teljes egészében mozgási energiává alakul – a hagyományos autókban a 75–80 százaléka hővé válik. Hasonlóan kedvező a helyzet a hőszivattyúknál, amelyek nem égetnek el fűtőanyagot, hanem hőt mozgatnak egyik pontból a másikba, háromszoros-ötszörös hatékonyságot elérve. Mindkét eszköz villamos energiával működik – és ez az, amit tárolni kell.
Lesz elég akkumulátor?
A nyersanyagkorlátokkal kapcsolatos aggodalmak részben megalapozatlanok – hangzott el az adásban. A kobalt és nikkel alapú akkumulátorok valóban problémás nyersanyagigényűek, ám a ma meghatározó irányvonalat a lítium-vasfoszfát technológia jelenti, lítiumból pedig bőséges globális készlet áll rendelkezésre. A piaci ára ráadásul 2022 óta jelentősen visszaesett, annyira, hogy ez paradox módon akadályozza egy még ígéretesebb megoldás, a nátriumos akkumulátor elterjedését. Ez utóbbi a konyhasó egyik alkotórészét, a nátriumot használja, és ipari tárolási célokra különösen alkalmas lenne, de a lítium olcsósága egyelőre hátráltatja a piaci megjelenését.
Spanyolország nem elrettentő példa, hanem sikertörténet
A spanyol villamosenergiarendszer neve sokszor az áramszünetek kapcsán kerül elő, ám Szilva Attila szerint ez téves kép. Spanyolország mostanra kifejezetten olcsóvá tette az áramot, és ezt lényegében számottevő akkumulátorpark nélkül érte el, pusztán a nap- és szélkapacitások együttes telepítésével. Ez inkább mintapélda, mint figyelmeztetés. Az említett technikai fennakadás a fizikus értékelése szerint nem a megújuló energia kudarca, hanem egy kezelhető rendszertechnikai kérdés.
Akkumulátorok kontra hagyományos erőművek
Elterjedt tévhit, hogy az akkumulátoros rendszerek lassabban reagálnak, mint a gázmotoros erőművek. Szilva Attila ennek éppen az ellenkezőjét állítja: az akkumulátorok az elektronikus invertereken keresztül gyorsabban képesek beavatkozni a hálózat egyensúlyába, mint a hagyományos, forgó generátorok. Az európai hálózat 50 Hz-es váltóáramát hagyományosan mechanikusan forgó eszközök tartják stabilan, az akkumulátorok azonban képesek ezt a feladatot gyorsabban és rugalmasabban ellátni, sőt a feszültségszabályozásban is szerepet játszhatnak.
De mi lesz télen?
A megújuló energia egyik nagy kihívása a téli időszak, amikor az északi régiókban a nap hónapokig alig jelenik meg a látóhatáron. Szilva Attila szerint a megoldás nem egyetlen technológiában, hanem a kombinációban rejlik. A napi szintű akkumulátoros tárolás mellett szóba jön a víztározós megoldás. Ebben a felesleges energiát víz felszivattyúzásával tárolják, majd gravitációs energiaként hasznosítják. Hosszabb tárolási horizontra a hidrogén is lehetőség, amely energiatöbblet idején állítható elő, majd visszaalakítható villamos energiává.
A tárolásban mindenképpen kontinentális léptékben kell gondolkodni. A skandináv hegyek és az Alpok természetes energiatározókként funkcionálnak, a déli országok bőséges napenergiája pedig exportképes lehet, de mindez
csak összehangolt európai hálózaton belül tud igazán érvényesülni.
Magyarország: világrekorder napenergiában, de lemarad a tárolásban
Magyarország az egyik legnagyobb meglepetés ebben a témában: az Ember nevű think tank adatai szerint tavaly a napenergia aránya az elektromosenergia-mixben 21 százalék volt ami
világrekordot jelent.
A szélerőmű-kapacitás viszont alacsony maradt, a korábbi szabályozási környezet nem kedvezett a fejlesztéseknek.
A tárolási lemaradás azonban szembetűnő. Chile, amelynek napenergia-aránya csupán néhány százalékkal marad el a magyartól, az újonnan telepített napkapacitásának 76 százalékát képes eltárolni estére. Európában ez az arány átlagosan mindössze 10 százalék körül van, ebben Magyarország sem kivétel.
Szilva Attila szerint az 1,4 milliárd eurós hálózatfejlesztési keret felhasználása kulcskérdés. Az energiatárolásra fordított összeg intelligens elosztással megspórolható a drágább fizikai hálózatfejlesztés egy része, hiszen a napenergia teljesítménycsúcsához méretezett hálózat óriási kapacitáspazarlást jelent. Első lépésként egy átfogó felmérés szükséges arról, hogy az ország mely pontjain, mikor és mennyi napenergia termelődik. Csak erre építve lehet észszerű döntést hozni az akkumulátorparkok elhelyezéséről és a regionális együttműködés mértékéről.
Ki kicsoda, mi micsoda?
- Szilva Attila: Fizikus, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem és az Uppsalai Egyetem kutatója, a Furik blog szerzője.
- Lítium-vasfoszfát akkumulátor (LFP): A jelenleg legelterjedtebb ipari akkumulátortípus, amely kobalt és nikkel helyett lítiumot, vasat és foszfátot tartalmaz.
- Inverter: Olyan elektronikus eszköz, amely a napelemek által termelt egyenáramot a hálózathoz szükséges váltóárammá alakítja. Az akkumulátoros rendszerekben a hálózat stabilizálásában és frekvenciaszabályozásban is kulcsszerepet játszik.
- Pumped hydro (pumpált víztárolás): Hagyományos energiatárolási módszer, amelynél felesleges árammal vizet szivattyúznak fel egy magasabb szintű tározóba, és szükség esetén a lezúduló víz turbinán át villamos energiát termel.
- Ember think tank: Független energiaelemző szervezet, amely az európai energiamix és megújuló energia statisztikáit rendszeresen elemzi és publikálja.
- Mesterséges tehetetlenség (szintetikus inercia): A hagyományos erőművek forgó gépezetéhez hasonló hálózatstabilizáló hatást elektronikusan utánzó akkumulátoros megoldás, amely a hálózati frekvencia ingadozásait gyorsabban és rugalmasabban tudja kezelni, mint a mechanikus eszközök.
