Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
A nap- és szélerőművek ma már nemcsak a klímavédelmi, de egyre inkább a költség- és energiaszuverenitási megfontolások miatt is nagy ütemben szorítják vissza a hagyományos erőműveket az energiamixekben. A tiszta, olcsó, belföldön megtermelhető nap- és szélenergia azonban időjárásfüggő, vagyis rendelkezésre állása jóval kisebb, mint a jól szabályozható hagyományos erőműveké, ezért fontos, hogy hosszabb távon is nagy mennyiségben el lehessen tárolni a napfény- és szélmentes időszakokra.
A legígéretesebb energiatárolási megoldások között az elektrokémiai akkumulátorokat és a zöldhidrogént szokás megemlíteni, de ezen technológiáknak is megvannak a határaik. Az akkumulátorok nem igazán alkalmasak néhány óránál hosszabb időtartamú hatékony tárolásra, a zöldhidrogén pedig ma még rendkívül költséges, nem véletlen, hogy továbbra is intenzív munka folyik, hogy újabb energiatárolási technológiákat fejlesszenek ki.
Az egyik ilyen, az akkumulátorokkal versenyképes technológia például a sűrített levegős energiatárolás, amellyel korábbi cikkünkben már foglalkoztunk, és ebbe a körbe sorolható több hőenergia-tároló megoldás is.
A megújuló energia hő formájában történő tárolásának lehetősége egészen a legutóbbi időkig kevesebb figyelmet kapott a megérdemeltnél, a benne rejlő jókora potenciál ellenére is.
A hőtárolásnak számos előnye van a tradicionálisabb energiatárolási megoldásokhoz képest: mindenekelőtt az alacsonyabb költségek, a hosszabb élettartam, valamint a magasabb hatékonyság. A hőenergia-tárolás átlagos tőkebefektetési (CAPEX) igénye mindössze 232 dollár kilowattóránként (kWh), míg ugyanez az érték a lítiumion-akkumulátorok esetében átlagosan 304 $/kWh volt 2023-ban. A már ezen a területen is megfigyelhető kínai dominancia, illetve az ázsiai ország kisebb munkaerő-költségei és nagyobb mérethatékonysága következtében ugyanakkor Kínán kívül 54%-kal magasabb CAPEX-szel lehet számolni.
A hőként tárolt megújuló energia később nemcsak hőenergia formájában használható fel, hanem elektromossággá is (vissza)alakítható, már ha van rá igény.
A világ teljes energiakeresletének ugyanis közel fele hőenergia-igény formájában realizálódik, hiszen a hőenergia az otthonok fűtésétől az ipar számos területéig egyszerűen nélkülözhetetlen. Az élelmiszerek, a gyógyszerek, a papír, a vegyszerek és egy sor egyéb anyag gyártásához 100-tól akár 1500 Celsius-fokig terjedő hőmérsékletre is szükség lehet, aminek fenntartható forrásból való biztosítása az energiaátmenet egyik legnagyobb és egyik legritkábban tárgyalt kihívása.
Az ezekhez az ipari folyamatokhoz szükséges hő előállításához használják fel a jelenleg a világon elfogyasztott fosszilis energia mintegy negyedét, és ennek megfelelően a globális karbonemisszió 20%-a ezekhez a folyamatokhoz fűződik. Az olyan alternatívák, mint például a zöldhidrogén vagy a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (CCS) alkalmazása értelemszerűen drágábbak, mint a meglévő gáztüzelésű kazánok, ahogyan a villamos energia közvetlen használata is.
Míg az alacsonyabb hőigényeket egyre nagyobb mértékben a hőszivattyúk elégítik ki, a 200 Celsius-fok fölötti tartományban a hőenergia-tárolás vagy az elektro-termikus akkumulátorok játszhatják majd a főszerepet. A legfeljebb 160 Celsius-fokos hőigények esetében a magas hőmérsékletet biztosítani képes hőszivattyúk és a hőtárolás kombinálható is, és ez a megoldás kínálja valamennyi technológia közül a legversenyképesebb, a gázkazánokénál is alacsonyabb költségeket.
Napjainkban a hőtárolási technológiák sora van kialakulóban, melyek közül sok zavarba ejtően egyszerű anyagokból, kövekből, téglákból, betonból, acélból vagy sóból és elektromos fűtőszálból áll össze.
Azon túl tehát, hogy ezek a technológiák műszaki és költségszempontból is versenyképesek az elektrokémiai akkumulátorokkal (a zöldhidrogén költségeinek pedig csupán a töredékét teszik ki), az is nagy előnyük, hogy gyártásuk nem igényel sokat azokból a kritikus ásványi és egyéb nyersanyagokból, amelyek megfelelő mennyiségben való rendelkezésre állása hamarosan nagy nehézségekbe ütközhet a többi tiszta technológia irányából támasztott erős kereslet miatt.
Ilyen például a ma legelterjedtebb akkumulátorok mellett a napelemek gyártásához is alapvető lítium, melynek forrásaiért már napjainkban is heves és fokozódó versengés folyik. 2022-ben világszerte összesen mintegy 113 000 tonna lítiumot termeltek ki, azonban becslések szerint a „fehér aranynak” is nevezett alkálifémből 2030-ban már évi 250.000–450.000 tonnányira lesz szükség a dekarbonizálódó gazdaságban.
A „hőtároló akkumulátor” iparág egyelőre a fejlődés kezdeti szakaszában jár, de egyre nagyobb figyelem irányul rá, ahogy világszerte fokozódik az alternatív zöldmegoldások iránti hajsza.
A hőenergia-tárolásba a korábbi években viszonylag kevés befektetés áramlott, és a fő potenciális ügyfélkört alkotó iparvállalatok vezetőinek technológiával kapcsolatos edukáltsága is kívánnivalókat hagyott maga után. Az utóbbi időszakban viszont komoly privát tőke mozdult meg, és találta meg a helyét egyesült államokbeli és európai kísérleti projektekben, illetve startupoknál. Részben hasonló megfontolások motiválták Kínát arra, hogy a hőenergia-tárolásnak köszönhetően lényegében 24 órás folyamatos energiatermelésre képes koncentrált naperőmű-technológia fejlesztésére fordítsa figyelmét.
A technológiában a fenntartható gazdaság szempontjából rejlő potenciál kiaknázásához ugyanakkor elengedhetetlen lesz, hogy a kormányok támogató szabályozói környezetet alakítsanak ki, aminek egyik fő akadálya mindeddig az volt, hogy a döntéshozók jelentős része nem is ismerte a hőenergia-tároló akkumulátorokat. Az Egyesült Államokban ezt a feladatot már nagyrészt elvégezte a tiszta technológiák gyártását adókedvezmények és egyéb pénzügyi ösztönzők formájában támogató inflációcsökkentési törvény.
A hőenergia-tárolás elterjedése előtti egyik akadály az, hogy a legtöbb ilyen megoldás még csak legfeljebb 400–650 Celsius-fokos hőt képes biztosítani. A fejlesztéseknek köszönhetően azonban ma már létezik olyan hőenergia-tároló rendszer, amely akár 1500 Celsius-fokos hőmérsékletre is képes felmelegíteni a hőtároló közegként szolgáló téglákat, majd napokig képes tárolni a hőenergiát kevesebb mint napi 1%-os veszteséggel, mindezt az elektrokémiai akkumulátorok és a zöldhidrogén költségeinek csupán mintegy feléért. (Sőt, szénalapú hőtároló közeg alkalmazásával megközelítőleg 2000 Celsius-fokos és ennél magasabb hőmérséklet is elérhető.)
A hőenergia-tárolásra az élet számos területén mutatkozik igény. Míg sok vállalat ipari létesítményekbe kívánja telepíteni tárolási megoldásait, amelyek hőt, villamos energiát vagy mindkettőt szállítanak, mások hálózati alapú energiatárolást kívánnak kínálni a közművek számára. A világ legnagyobb, 90 gigawattórásra tervezett, meleg vizes szezonális hőenergia-tároló létesítménye pedig a városi távhőszolgáltatáshoz lesz hivatott hozzájárulni a dél-finnországi Vantaa városában, és tervezői szerint egy közepes méretű városnak akár az egész éves fűtési igényét is képes lesz kielégíteni.
Nagy léptékben alkalmazva tehát a hőenergia-tárolás a fűtés és iparihő-termelés szén-dioxid-mentesítésének legköltséghatékonyabb módjai közé tartozhat, egyúttal stabilitást és rugalmasságot biztosítva a hő- és villamosenergia-ágazat számára is az energiaátmenet során.
(Greendex: https://greendex.hu/)
