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 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.

Kapcsolódó bejegyzések

Így segíthetik az akkumulátorok a gázfüggőség enyhítését

Hamarosan a magyar villamosenergia-rendszer minden szintjén tömegével jelenhetnek meg az akkumulátoros energiatárolók, ami a pozitív klímahatásokon túl további kedvező következményekkel járhat a felhasználók számára.

Erősödik a kereslet a hosszú távú energiatárolásra

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 (lásd Dunkelflaute), 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.

Alacsonyabb a hatékonyság, de olcsóbb és tartósabb

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.

A már érett technológiának számító és kereskedelmi piaccal rendelkező sűrített levegős energiatároló rendszerek nem tekinthetnek vissza hosszú múltra, noha az élet más területein már hosszabb ideje alkalmaznak ezen elv alapján működő megoldásokat (például légpuskáknál). A világon legrégebb óta működő sűrített levegős energiatároló üzem a németországi Huntorfban található. 1978-ban állt üzembe.

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.

Kapcsolódó bejegyzések

Jönnek a nap-szélerőművek

Világszerte egyre többfelé épülnek olyan hibrid megújuló erőművek, amelyek a szélturbinával és a napelemekkel történő vegyes áramtermelés szinergiáit igyekeznek kiaknázni. A hibridizáció kifejezést az energiarendszerben zajló átalakulással kapcsolatban napjainkban elsősorban azokra az esetekre alkalmazzák, amikor az időjárásfüggő megújulós erőmű mellé energiatároló kapacitás is épül, de a fogalom a két legversenyképesebb megújuló technológia, a fotovoltaikus napelemek […]

Innovációk kezelik a kihívásokat

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.

Az ilyen nagy méretű projektekhez szükséges technológiai komponenseket és egyedi rendszereket hosszú évtizedek óta alkalmazzák az iparban, ugyanakkor a sűrített levegős energiatárolók csak az utóbbi években kezdtek nagyobb számban kereskedelmi forgalomba kerülni, mivel a jól szabályozható fosszilis forrásokra támaszkodó energiarendszerben általában az energiatárolásra jóval kisebb szükség volt.

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.

Kína ebben is élen jár, de a világ többi része sem áll rosszul

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.

Mindennek ellenére azonban a világ többi része ezen a területen egyelőre nem került nagy hátrányba Kínával szemben. A versenyképesség szempontjából kedvező, hogy Kínához képest szélesebb, változatosabb technológiai skálán zajlanak a fejlesztések, és telepítések is folynak Németországtól Ausztráliáig.

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.

Kiemelt kép: canva