Elkészültek az első pakkok a világ legnagyobbnak szánt akkumulátorgyárában, amely idővel arra lesz hivatott, hogy egyharmadával csökkentse a lítium-ionos áramforrások árát. Sokan a jövő olajaként tekintenek erre a technológiára, hiszen az elektromos autók terjedésének a kulcsát jelenti, de a megújulók további szerepe is az energiatárolás megoldásán áll vagy bukik. Hogyan lehet biztonsággal számítani a természet kiszámíthatatlan erejére, és hogyan fogja újrarendezni Brüsszel az energiapiacokat?

Gazdasági elemzők szerint főleg a lítium-ion rendszerű akkumulátorok fogják uralni a 2024-re 44 milliárd dollárosra becsült energiatárolási piacot. A lítiumot bányászó Global X Lithium ETF tőzsdei árfolyama az utóbbi egy évben 29,7 százalékkal nőtt, a Solactive Global Lithiumé pedig 27,1 százalékkal. Ez a tendencia vonatkozik azokra a vállalatokra is, amelyek nagy felhasználói vagy feldolgozói a lítiumnak, mint a Samsung, a Panasonic vagy a Tesla. Ugyanakkor a több mint nyolcszáz európai szakember véleményét összefoglaló, tavaly év végén kiadott POWER-GEN Europe Hangulatindex szerint az ágazat nincs felkészülve az egyre növekvő igényekre.


Akkumulátor napelemmel

Az elektromos autók gyártását és forgalmazását forradalmasító Tesla tulajdonosa, a karizmatikusnak tartott Elon Musk állt elő az ötlettel, hogy gigagyárában harmadával fogja csökkenteni a lítium-ionos akkumulátorok árát. Egyébként általában meg is valósítja azt, amit a fejébe vesz, akármennyire lehetetlennek is tűnik: a Space X nevű cége révén például harmadával csökkentette az űrutazás költségeit.

A Tesla és a Panasonic közös gyára Nevadában épül, most gördültek le a gyártósorról az első pakkok. A tervek szerint 2018-ra készülhet el teljesen, ekkortól évente 35 gigawattnyi kapacitást állít majd elő: ez a világ összes többi akkumulátorgyára együttes teljesítményének felel meg. Az 510 ezer négyzetméteres komplexum tetejét végig napelemek borítják majd, és 6500 embert fog foglalkoztatni. Musk célja az, hogy alapvetően megváltoztassa a módot, ahogyan a világ az energiát használja, elősegítve a nulla széndioxid-kibocsátást.

A Tesla legolcsóbb autója, a Model 3 akkumulátorát is itt fogják gyártani, erre már 400 ezer előrendelés érkezett. A másik fő cél pedig a háztartási energiatárolásra alkalmas szerkezetek előállítása. Musk tavaly mutatta be a Powerwall nevet kapott, letisztult kivitelezésű egységet, amit a házon kívül és belül is el lehet helyezni. Az akkor 7 és 10 kilowattórás változatokat 3000 és 3500 dolláros áron kínálta, vagyis egymillió forint alatt, de azóta előrukkoltak a Powerwall 2-vel, ami már 13,5 kWh-s és egy napig képes ellátni egy átlagos, két hálószobás házat. Jelenleg csak ez rendelhető, viszont az ára már 5500 dollár, plusz ezer dollárba kerül a vezérlőrendszer, valamint a telepítés. 5 kW folyamatos és 7 kW csúcsteljesítményre képes, legfeljebb kilenc egységet lehet összekapcsolni, ami már egy irodát is kiszolgál. Az akkumulátor egy napelemes rendszer részeként működhet a legjobban, de az áramszünetek kivédésére is alkalmas. Bár az ára nem olcsó, Musk azt reméli, hogy 2020-ra félmillió ilyen házi akkumulátor lesz üzemben.

Ehhez kapcsolódik a Tesla és a Solarcity közös alkotása, a napelemes tető, amelyet nem külön kell felerősíteni a meglévő szerkezetre, hanem a cserepeket váltja ki. A szolárcsempe esztétikusabb megoldás – ez például műemléki épületeknél különösen fontos –, ezenkívül a kialakítása miatt nagyobb felületen képes termelni áramot. Egyébként van egy hasonló, pár éves magyar találmány is, amely azonban valószínűleg sosem jut el a tömeggyártásig (Demokrata 2012/02).

A Tesla és a SolarCity másik közös projektje valószínűleg a legjobb reklám: megoldották egy Csendes-óceáni, 44 négyzetkilométeres, hatszáz lakosú sziget majdnem százszázalékos áramellátását. Ehhez több mint ötezer SolarCity napelemet és hatvan Tesla Powerpack akkumulátort helyeztek üzembe. A mindentől távoli Taunak eddig dízelgenerátorokat kellett használnia, az üzemanyag szállítása pedig komoly összegekbe került.


Hegyre föl, hegyről le

A lítium-ionos akkumulátorok azonban nem jelentenek megoldást a villamosenergia-rendszer kiegyensúlyozására alkalmas mennyiségi tárolásra. Ennek legelterjedtebb módszerét a szivattyús víztározók jelentik, amelyek az éppen felesleges energiával vizet pumpálnak egy magasabban fekvő tározóba, majd szükség esetén turbinákon keresztül leeresztve áramot termelnek. Világszerte és Európában is a tárolókapacitások több mint kilencvenöt százalékát adja ez a technológia. Tehát kézenfekvőnek tűnhet a használata, a szakértők azonban kételkednek.

– Magyarországon azok a területek, amelyek geológiai szempontból alkalmasak lennének egy ilyen tározó megépítésére, mind természetvédelmi besorolás alatt állnak – mondja Beöthy Ákos, energiagazdálkodási szakközgazdász, a Regionális Energiagazdasági Kutatóközpont elemzője.

Ráadásul ezek más típusú rugalmasságot biztosítanak a rendszerben, mint amire a megújuló energiaforrások terjedésével lenne szükség. A hatvanas–nyolcanas években építették őket a csúcsidejű kereslet kielégítésére, tehát a fogyasztói igény hullámait egyenlítik ki, nem a megújuló energiatermelés ingadozásait. Óriási méretűek, és közvetlenül az átviteli hálózatra csatlakoznak, centralizált rendszerben működnek jól. A megújuló energiát hasznosító erőművek azonban részben háztartásokban működnek, vagyis kicsik, és az elosztó hálózatra csatlakoznak, decentralizált rendszert alkotnak.

A megújuló energia térnyerése jelentős hálózatfejlesztést tesz szükségessé. Az átviteli és az elosztó hálózatot egyaránt alkalmassá kell tenni az olyan magasabb energiatermelési csúcsok befogadására, mint amit például a szeles, napos tavaszi időjárás okozhat.

– A hálózat megerősítésének bizonyos mértékig alternatívája lehet az akkumulátorok telepítése, hiszen a felesleges elektromos energia elraktározásával képesek a csúcsideji terhelés mérséklésére. Európában már több mint ötven megawattnyi ilyen kapacitás működik, részben hagyományos ólomsavas akkumulátor, részben nátrium-kén, illetve lítium-ion áramforrás. Leginkább az utóbbiaknak van nagy perspektívája a várható költségcsökkenés miatt – teszi hozzá a szakértő.

A szivattyús-tározós erőművekhez hasonló, szintén mechanikus elven működő másik módszer CAES (Compressed Air Energy Storage) néven fut, ez esetben sűrített levegőt nyomnak föld alatti tározókba, és szükség esetén kiengedik turbinákon keresztül. Kanadában, az USA-ban és Európában is van ilyen, például Németországban 290 megawattnyi kapacitás épült ki.

Szokatlan mechanikus megoldás a vasúterőmű. Nevadában az Advanced Rail Energy Storage nevű vállalkozás az olcsó áram időszakában felhúzza a nehéz teherrel megrakott vagonokat a hegyre, amikor pedig drága az áram, akkor ezeket leengedve fejleszt áramot és táplálja vissza az elektromos hálózatba.

Vannak úgynevezett szuperkondenzátorok vagy elektromos duplaréteg-kondenzátorok is, amelyek elektrokémiai úton működnek. Előnyük, hogy rövid idő alatt viszonylag nagy energiát képesek felvenni és leadni, annak idején tankok és tenger­alattjárók nagy motorjának indítására kezdték el használni őket, manapság az energiatakarékos járművekben alkalmazzák a fékenergia tárolására. Mivel nem igényelnek karbantartást, illetve élettartamuk hasonló a járművekéhez, valamint jó hatásfokkal és nagy ciklusszámmal üzemelnek, ráadásul az akkumulátoroknál kevésbé szennyezőek, sokak szerint a közeljövőben komoly konkurenciát jelenthetnek nekik.

Megoldás lehet a hidrogénes üzemanyagcella is: ha áramot vezetünk a vízbe, a vízmolekulák felbomlanak hidrogénre és oxigénre. A tüzelőanyag-cellában ezzel ellentétes folyamat zajlik le, a hidrogén és oxigén egyesülése révén elektromos áram keletkezik.

A hatásfokot tekintve nagy a szórás, a víztározók az eredetileg felvett energia hetven százalékát tudják visszaadni, a hidrogénes üzemanyagcellák már csak harminc százalékot, miközben a lítium-ionos akkumulátor kilencvenszázalékos hatásfokú. De az utóbbi drága és a méretét tekintve csak háztartási célokra alkalmas. A nátriumos pakkok hálózati, 20 megawattos teljesítményre is képesek. Valószínűleg az ár, a hatásfok és az igény dönti majd el, mely helyzetekben melyik megoldást érdemes választani.


Kusza jogi szabályozás

Egy másik probléma, hogy a tárolás kérdéskörét még nem követte a jogszabályozás, az elosztó hálózat üzemeltetői hivatalosan még nem is építhetnek ki ilyen kapacitásokat, a felelősségük és lehetőségeik a hálózat fejlesztésére terjednek ki. Az Európai Unió villamos energiáról szóló direktívájában nincs is nevesítve ez a lehetőség, így eldöntve sem, hogy a termelés vagy a fogyasztás kategóriájába esik-e, hiszen a berendezéssel vételeznek és le is adnak áramot. Ezért ebben az esetben meg kell felelni mindkét tevékenység előírásainak, illetve sok helyen a végfogyasztókra vonatkozó adót is ki kell fizetni. Így nyilván senki nem érdekelt a beruházásban. A helyzet azonban változóban van, az Európai Bizottság tavaly év végi Téli Szabályozási Csomagja az energiapiacok újrarendezését célozza.

– A megújuló energiák integrálása a jövő energiaellátásának kulcsa – szögezi le Lontay Zoltán energetikai szakértő, a Magyar Energiahatékonysági Társaság korábbi elnöke, aki most civil szervezetek számára dolgozik. – Erről szól a téli csomag, amely egy árampiaci reform és az alapvető direktívák módosításának szükségességét írja le, de a csomagnak még az Európa Tanácson és a Parlamenten is át kell mennie. Egyébként a magyar villamosenergia-törvény legutolsó módosításában már definiálják a tárolás fogalmát és működésének körülményeit.

A párizsi klímaegyezmény szerint a század végéig másfél fokra kell korlátozni a globális hőmérséklet-emelkedés mértékét: az ENSZ jelentései szerint ez csak akkor sikerülhet, ha a század második felére nullára mérséklik az üvegházgáz-kibocsátást.

– Most nagy küzdelem van Brüsszelben, a fosszilis energiaipar képviselői szerint a folyamatos ellátást csak a hagyományos erőművek segítségével lehet megvalósítani. Ráadásul az áramtőzsdén a gázerőművek most hátrányban vannak, mert a megújulók esetében a beruházás általában támogatásból valósult meg, az üzemeltetés viszont olcsó, így az atom-, a szén- és a ligniterőművek mellett a gázosok már nem rúgnak labdába az árversenyben. Ezért olyan hosszú távú szerződésekért küzdenek, amelyekben magáért a rendelkezésre állásért szeretnének pénzt kapni. Még a hálózat összeomlásának előidézésével is fenyegetőznek, ez Kaliforniában meg is történt egyszer – meséli Lontay Zoltán.

A Bizottság csomagja most a fogyasztót helyezi a középpontba, lehetővé téve, hogy előállítson és eladjon megújuló energiát, illetve szembesüljön a valós idejű árral. Eddig többé-kevésbé átlagárakat kellett fizetni, legfeljebb B tarifa vagy éjszakai áram néven futott még egy kategória. De a költségek órára lebontva is változhatnak, délután hat és hét óra között bizonyos piaci viszonyok mellett például akár 250 forint is lehetne az áram reális ára Magyarországon, míg átlagosan 37. Ugyanis csúcsidőben kapacitáshiány alakulhat ki, tehát a drágán termelő, gyorsindítású gázturbinákat is be kell kapcsolni.

– A Bizottság hisz a szabadpiaci törvényekben: ha a fogyasztót szembesítjük a valós árakkal, alkalmazkodni fog, vagyis például olcsón használja a mosógépet. Ebben segíthetnek az okosmérők is. Az ipari szereplők valószínűleg szintén alkalmazkodni fognak, szerződést is lehet kötni velük a megszakíthatóságra, vagyis arra, hogy például évi ezer órában leálljanak teljesítményhiány esetén. Valószínűleg lesznek közösségi finanszírozású vagy szövetkezeti formában történő beruházások is, amikor a helyi fogyasztók maguknak biztosítják az optimálisabb árat. De mindenesetre a rendszer szereplői a nagy kapacitású tárolók létrehozásában is érdekeltté fognak válni.

– A technológia adott arra, hogy az okos, mérőkön keresztül a fogyasztó, mintha csak a boltban vásárolgatna, eldöntse, az adott időszakban melyik szolgáltatótól vásárol áramot. Brüsszel egyre inkább arra törekszik, hogy a nagy monopóliumokat még jobban széttördelje, minél nagyobb szabadságot adva a fogyasztónak, minél nagyobb versenyt kialakítva. Ez lesz a jövő, és közben a megújulók pénzügyi támogatására már egyre kevésbé lesz szükség, igazából már most sincs – állítja Olajos Péter környezetvédelmi szakmérnök, aki korábban Európai Parlamenti képviselő is volt.

Mindez azt jelenti, hogy a megújulók forradalma vagy – más néven – a zöldfordulat egy új szakaszba lép, amelyben lassan elkezd szabadpiaci körülmények között is érvényesülni, és kiépíteni a saját infrastruktúráját, hosszú távra bebiztosítva önmagát az új rendszerben.

Fehérváry Krisztina