NRGreport
Menü

Itt az energiatárolás jövője: a beton

A 21. században már hozzászoktunk, hogy áram mindig van. Ez a modern villamosenergia-rendszernek köszönhető, amely az erőművek folyamatos termelésére épül.

Mivel azonban éjszaka nincs akkora kereslet az áramra, napközben viszont csúcsidőszakok is vannak, szükség van a rendszer szabályozására, a terhelés kiegyenlítésére. Ezt Magyarországon szinte kizárólag gázturbinás erőművekkel elégítik ki, amelyek azonban fosszilis tüzelőanyagokat használnak, így hozzájárulnak a globális felmelegedéshez.

A megújuló energiaforrások terjedésével egyre fontosabbá válik a villamos rendszer kiegyensúlyozása, hiszen például az egyenletesen áramot termelő atomerőművekkel szemben a szél- és naperőművek teljesítménye az időjárástól is függ. A többletenergia tárolását és a kieső időszakokban az áram visszapótlását pedig illene szintén környezetbarát technológiával megoldani.

A Kanári-szigetek egyikén, El Hierróban egy szélfarm és a hozzá tartozó szivattyús-energiatározós vízerőmű szolgáltatja az áramot a 11 ezer lakosnakFotó: DESIREE MARTIN/AFP

A szivattyúzás bevált, csak a világ nagy része nem alkalmas rá

Erre ma a világon egyetlen igazán elterjedt megoldás létezik: a szivattyús-energiatározós (szet) erőmű. Ehhez viszont természeti adottságok kellenek: egy szet erőmű gyakorlatilag két, különböző szintmagasságon elhelyezkedő tóból áll, amelyeket egy csővel kötnek össze. Amikor nagy a hálózat fogyasztási igénye, a fenti tóból leengedik a vizet, az meghajt egy turbinát, és plusz áram keletkezik, nagyobb termelés esetén pedig az alsó tóból felszivattyúzzák a vizet, és így tovább.

A szet erőművek 70-85 százalékos hatékonysággal tudják megőrizni az energiát, így a jelenlegi energiatárolási technológiák közül a szivattyús tározás a legköltséghatékonyabb. Az amerikai Energiaügyi Minisztérium energiatárolási adatbázisa szerint világszinten a szet erőművek teszik ki a hálózatot kiszolgáló energiatárolók 95 százalékát (összesen 184 gigawattos névleges teljesítménnyel), természeti követelményei miatt mégis összesen tíz országban található ezek közel háromnegyede.

Magyarországon először a Paksi Atomerőmű rugalmatlansága miatt került szóba egy szivattyús tározó létesítése, de a Visegrádi-hegységben található Prédikálószékre tervezett erőmű ötlete a bős-nagymarosi vízlépcső bukásával feledésbe merült. A kétezres évek elején a zempléni Aranyosi-völgybe álmodott szet megépítését pedig az hiúsította meg, hogy zöld szervezetek észrevették: a projektet egy uniós védelem alatt álló Natura 2000 területen valósították volna meg.

A Tesla útjára állt rá Magyarország is

Emiatt itthon inkább az akkumulátoros energiatárolás felé vették az irányt az új csúcsbiznisz úttörői. Elsőként az Alteo csoport 1,1 milliárd forintos kutatás-fejlesztési projektjének első elemeként a napokban átadott, zuglói akkumulátoros energiatároló létesítmény készült el, de az Elmű-Émász is augusztus végére ígérte az 1,5 milliárd forintos beruházással megépített soroksári akkumulátoros tároló üzembe helyezését.

Az akkus energiatárolók ráadásul egyre költséghatékonyabbak: 2010 és 2017 között 79 százalékkal csökkent az előállítási költségük, kilowattóránként 1000-ről 209 dollárra, de a Bloomberg előrejelzése szerint 2025-re 69,5 dollárig zuhanhat tovább az ár, így ez a megoldás végképp kiszoríthatja az energiapiacról a fosszilis erőműveket.

A világ legnagyobb lítiumion-akkumulátoros energiatárolóját (ki más?) a Tesla építette: a dél-ausztráliai Hornsdale szélfarmján egy focipályányi területen, 2017 végén létesített 100 megawattos tárolóval fél év alatt több millió dollárt spórolt az ausztrál állam, mivel az véget vetett az addig gyakran előforduló áramszüneteknek. A Teslát egyre többen kérik fel hasonló tárolók építésére, de már kihívója is akadt: az alapvetően földgázban utazó PG&E például egy 300 megawattos akummulátoros energiatároló építését célozta megKaliforniában.

A hornsdale-i szélfarmon található Tesla-energiatárolóFotó: Neoen

Miközben a fosszilis és a nukleáris energiatermelés ára alig változik, a fotovoltaikus napenergia költsége 77, a szélenergiáé pedig 38 százalékkal csökkent 2009 óta, és csak tavaly több mint 330 millió dollárt fektettek a megújulókba világszerte. Versenyképességüket jelentősen (a Bloomberg szerint tavaly 18 százalékkal) javította az energiatárolók terjedése, így nem csoda, hogy a meglévő technológiák mellett az új megoldások keresése jelenti az energetikai cégek legizgalmasabb kihívását.

Olcsó, sűrű és hatékony, mi az? Beton!

A svájci Luganóban indult startup, az Energy Vault a víz és az akkumulátorok helyett a betonban bízik. Az alacsony technikai igényű, alacsony költségű projekt nagy előnye, hogy a fenti példákkal szemben 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 betonerőmű egytizedének felel meg.

Az ötlet nagyon egyszerű: ha valamit felemelsz, azzal energiát tárolsz, ha leejted, energiát nyersz ki. Mivel a beton sokkal sűrűbb anyag a víznél, sokkal nagyobb energiát képes tárolni egy felemelt betontömb, mint egy azonos térfogatú víztározó.

A „betonerőmű” 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 motor generátorként energiát termel.

A betonerőmű terve Fotó: Energy Vault

Ez leginkább a modern villamosmozdonyok energia-visszatápláló rendszeréhez hasonlít: a mozdonyok fékezéskor generátorként működve termelnek energiát, és táplálják azt vissza a felsővezeték-rendszerbe.

Az Energy Vault tervezett betondarujai 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 az akkus 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.

 

Az újdonságnak nem igazán nevezhető motoros daru mellett az innovatív hardvert az a gép jelenti, amit Andrea Pedretti, a cég technológiai vezetője talált fel: a természetesen nem részletezett recept alapján készült beton költségét nagyban csökkenti, hogy a megszokott cementmennyiség hatodára van csak szükség, a többit olyan anyagokkal pótolja (kavicsok, építkezési törmelék), amelyek elszállításáért az önkormányzatok még fizetnek is.

A következő évek eldöntik, hogy az aksi vagy a beton az erősebb

Robert Piconi, az Energy Vault vezérigazgatója szerint ha beindul az üzlet, a cég 150 dolláros kilowattóránkénti árral tudja majd kiszolgálni a villamosenergia-hálózatot. Bár egyelőre ez lenne a jóval olcsóbb alternatíva a villamosműveknek, mivel a lítiumion-akkumulátorok hálózati szolgáltatásai jelenleg kilowattóránként 280-350 dollárba kerülnek, nem biztos, hogy ez mindig így lesz, hiszen a Quartz által megkérdezett szakértők szerint az akkus tárolók díjszabása éveken belül 100 dollár/kilowattórára is csökkenhet.

A betonos technika ellen szól, hogy a kisebb területen több energiát tárolni képes akkumulátorokat még szállítani is sokkal egyszerűbb, míg a 100 méteres átmérőjű körterületet igénylő betonerőműveket helyben kellene előállítani. Az Energy Vault ötlete mégis több szempontból veri az aksikat: az akkumulátorok maximum élettartama nagyjából 20 év, de ez idő alatt veszítenek is a kapacitásukból, ráadásul az újrahasznosításukra sem találtak még megfelelő megoldást. Ehhez képest a betonerőművek a számítások szerint 30 évig szinte karbantartás és kapacitásvesztés nélkül képesek működni, miközben részben újrahasznosított anyagokból készült tömböket használnak.

Piconi szerint a cég így előnyből indulhat olyan helyeken, ahol általában nagy mennyiségű építkezési törmelék áll rendelkezésre, és emellett szeretnének hosszú távon veszteségmentes energiatárolókat építeni. A betonerőművekre már az Egyesült Államokban, Afrikában és Ázsiában is találtak vevőket, az első egység 2019-re lesz kész.

Forrás: Quibit.