Hogyan tároljuk a napfényt vagy a szelet? Folyamatos áramellátás megújuló energiából

Ha csökkenteni akarjuk a globális szén-dioxid kibocsátást és így csökkenteni a klímaváltozás hatásait, energiaigényünk kielégítésére egyre nagyobb arányban kellene áttérnünk a megújuló energiákra. Igen ám, de mi történik, ha nem süt épp a Nap vagy nem fúj a szél? Örök kérdés, hogy hogyan tudjuk tárolni a megújuló energiákat?

Abban a szakemberek is egyetértenek, hogy a szél- és napenergia használata jóval kevesebb szén-dioxid kibocsátással jár, mint a fosszilis energiahordozók használata. Van azonban egy nagy probléma velük, nem állnak rendelkezésre folyamatosan, az igényeknek megfelelő mennyiségben. Ha bolygónk megóvása érdekében át akarunk térni ezeknek az energiaforrásoknak a nagymértékű használatára, meg kell tudnunk oldani a belőlük származó energia tárolását is, hogy a szélcsendes vagy borult napokon is ugyanúgy rendelkezésre álljon a megfelelő mennyiségű energia.

A tárolásra többféle verzió is létezik már világszerte, például a szivattyús energiatározó erőmű, vagy az általunk is használt akkumulátoros energiatározás. Ezeknek is megvannak azonban a hátrányaik, vagy költségesek, vagy bonyolultak, vagy korlátozottak a földrajzi követelmények miatt, ezért különböző fejlesztésekről is hallani lehet, amelyek a fenti hátrányokat igyekeznek kiküszöbölni.

Hőszivattyús tárolás

Az egyik ilyen újdonság a szivattyús hőenergia-tároló (TES). Ez a technológia körülbelül tíz éve létezik, azonban a németországi Siemens Gamesa a tavalyi évben kezdte meg a tesztelését.

A TES nagy teljesítményű hőszivattyúval alakítja hővé a villamos energiát. A termelt hőt egy közegben, például vízben vagy kavicsban (a Siemens kísérleti telepei esetében vulkáni kőzetben) tárolják, egy nagy, szigetelt tartályban. Az elektromos áramot ebben a közegben hőként tárolják, amíg szükség nem lesz rá, és akkor egy motort használnak az árammá történő visszaalakítására. A rendszer a termodinamikai ciklusok elvét használja fel. Ennek a megoldásnak rengeteg előnye van.

Mivel a rendszer a hagyományos technológiára támaszkodik, és olyan alkatrészeket használ, amelyeket az energia- és feldolgozóiparban már széles körben ismernek és használnak – például turbinákat, kompresszorokat, hőcserélőket és villamos generátorokat, így az ilyen létesítmény tervezéséhez és felépítéséhez szükséges idő lerövidül. A hőtároló-közeg összes variációja környezetbarát, vegyianyag és toxinmentes, ráadásul bőségesen és olcsón rendelkezésre áll.

A létesítmény a világ bármely pontjára telepíthető, annak földrajzi adottságaitól függetlenül. Ráadásul a technológia több energiát képes tárolni egy adott térfogatban (magasabb energia sűrűséggel), mint a szivattyús víztározók. Kevesebb helyet is igényel egy adott eltárolható energiamennyiséghez, azaz a létesítmény ökológiai lábnyoma is kisebb. Ehhez hozzájárul, hogy az alkatrészek hosszú élettartamúak – évtizedekig kibírják, mielőtt cserélni kellene őket.

Betonban tárolt energia

A közelmúlt egy másik érdekes megoldási kísérlete egy startuphoz kötődik. A svájci Luganóban indult Energy Vault a betonban bízik. Az alacsony technikai igényű projekt nagy előnye, hogy bárhol könnyen megvalósítható: az ötlettől a megvalósításig mindössze 9 hónapra és kevesebb mind 2 millió dollárra volt szüksége a cégnek, ennyi idő alatt sikerült megépíteni a működő modellt, amely méretét tekintve a tervezett betontároló egytizedének felel meg.

A „betontároló” egy 120 méter magas, motorokkal ellátott hatkarú daruból és a köré helyezett, a karoknál jóval mélyebben fekvő, egymásra pakolt betonhengerekből áll – ezek egyenként 35 tonnát nyomnak. Többletenergia esetén a daru felemeli a tömböket, ha pedig áramra van szüksége a hálózatnak, egy precíz szoftver segítségével a leghatékonyabb módon visszaengedi őket a földre, miközben a generátor energiát termel. Az Energy Vault tervezett betondarui ugyanannyi energiát (20-35 megawattóra) képesek tárolni, mint jelenleg egy átlagos akkumulátoros energiatároló, a Quartznak elmondott adat szerint ez 2000 svájci otthon egésznapos ellátására elég. Hatékonyságban is ezekhez a tárolókhoz hasonlítható a betonerőmű: a tömbök emeléséhez elhasznált energiához képest körülbelül 85 százalékban képes visszanyerni az energiát – a lítiumionos akkuknál ez 90 százalék körüli érték.

Azt még nem tudjuk, hogy melyik megoldás lesz a befutó, esetleg jön egy eddig kevéssé ismert módszer, az azonban biztos, hogy a közeljövőben ezen a területen is változások várhatók, hiszen a világ energiaigénye nem csökken, ugyanakkor egyre nagyobb az igény a környezetkímélő energiaforrások használatára is.

(Fotó: Siemens Gamesa)