Az akkumulátorok tárolókapacitásának növekedése és az energiatárolás jövője.

Az energiatárolás kulcsfontosságú szerepet játszik az energiaipar és a technológiai fejlődés terén. Az akkumulátorok, mint az egyik legelterjedtebb energia tárolási megoldás, egyre növekvő figyelmet kapnak a kutatók, a vállalatok és a fogyasztók részéről egyaránt. A tárolókapacitás növekedése pedig számos pozitív hatást hoz magával, amelyek alapjaiban formálják át az energiapiacot és a mindennapi életet.

Megújuló energiaforrások integrációja.

Az egyik legfontosabb előnye az akkumulátorok nagyobb tárolókapacitásának az, hogy segíti a megújuló energiaforrások, mint például a nap és szélenergia hatékonyabb integrációját az energiahálózatba.

A napenergia például csak nappal áll rendelkezésre, míg a szélenergia időjárástól függ. Szerencsére a szélenergia jellemzően pont akkor erősebb, amikor a napenergia kisebb mértékben termelődik. Azonban ennek ellenére vannak üres időszakok, amikor egyik sem érhető el.

Nagyobb kapacitású akkumulátorok lehetővé teszik ezeknek az energiáknak a tárolását, amikor éppen túltermelés van, és azután a hálózatban való hasznosításukat, amikor az energiaigény nő.

Hálózati stabilitás

Az energiaigény változása a nap folyamán és az évszakok között is jelentős ingadozásokat okozhat az energiahálózatban. A nagyobb kapacitású akkumulátorok lehetővé teszik a hálózati stabilitás fenntartását, mivel képesek az energiatárolásra és az energia kiegyenlítésére az igények és a termelés között.

A nagyobb kapacitású rendszerek időszakosan már egy megyényi területet vagy akár egy kisebb országot is képesek ellátni energiával. Ráadásul erre nagyon gyorsan képesek, akár tized másodperc alatt tudnak reagálni és váltani energiatárolásról energia visszatáplálásra.

Az energiahiány esetén bekapcsolható tartalék gázerőműveknek több perc kell az energiatermeléshez, a gravitációs vizes tároló rendszereknek pedig még több időre is szükségük van. Hosszabb távon jelentkező energiahiányhoz ezekre a rendszerekre van szükség, mert ma még az akkumulátoros rendszerek energiatárolási képessége most még ehhez kevés.

Mobilalkalmazások fejlesztése

Az akkumulátorok tárolókapacitásának növekedése nem csak az energiaiparban hoz pozitív változásokat, hanem a mobiltechnológiában és az elektromos járművek területén is. Nagyobb kapacitású akkumulátorok lehetővé teszik a hosszabb üzemidőt a mobiltelefonokban, tableteken és a laptopokban, valamint nagyobb hatótávolságot az elektromos járművekben, ami hozzájárul a fenntarthatóbb közlekedéshez.

Energiahatékonyság

Az akkumulátorok tárolókapacitásának növekedése lehetővé teszi az energiatermelés és -felhasználás jobb összehangolását, ami javítja az energiahatékonyságot és csökkenti az energiaveszteségeket.

Ha hosszabb távon nagyobb energiamennyiség van tartalékban az akkumulátorokban, akkor kevésbé van szükség gázos és egyéb fosszilis tartalék erőművekre. Ez pedig pozitív hatással van az energiaköltségekre és a környezetre is.

Általános gazdasági fejlődés

Az akkumulátorok tárolókapacitásának növekedése új iparágakat hozhat létre és megerősítheti a már létezőket. Az akkumulátorgyártás és -technológia fejlődése munkahelyeket teremthet és gazdasági növekedést generálhat. Persze ez komoly környezetvédelmi és munkavédelmi előírásokkal kell, hogy együtt járjon mert ma még az akkumulátor gyártás szennyező és veszélyes. Reméljük a fejlődéssel ez is változik.

Összességében az akkumulátorok tárolókapacitásának növekedése számos pozitív hatással jár mind az energiaipar, mind a technológiai fejlődés terén. Az új lehetőségekkel és alkalmazási területekkel együtt járva az akkumulátorok egyre fontosabb szerepet fognak játszani az energiatárolásban és az általános gazdasági fejlődésben.

Most jön az energiatárolás nagy felívelése.

Ami 2000-ben a napelem volt, az ma az energiatárolás. Ez egy optimista szempont, de szerintem van benne valami. Ha viszont igaz, a tárolás nem csak fősodor lesz a réspiacból, de ez adja meg a végső lökést a jelenlegi energiarendszer végének.

Gondoljuk csak át: A napelem költségek 2000 óta 6-8 százalékkal csökkentek évente, ami azt jelenti, hogy a napenergia költség majdnem a háromszorosa volt a mainak, ez pedig a nagyobb technológiai hatékonyságnak (a nap energiájának tényleges teljesítményé alakítása) és alacsonyabb anyagköltségnek köszönhető. A tendencia ráadásul még gyorsul is, a költség 2008 óta csökkent 60 százalékkal. Nem csoda hát, hogy mind az Egyesült Államokban mind világszerte a napelemek használata meredeken emelkedik. 2016-ban az Egyesült Államokban telepítettek 9,5 gigawatt közüzemi méretű rendszert (vagyis nagy projekteket, nem panelek a háztetőkön). (Egy gigawatt képes ellátni energiával mintegy 700 000 otthont.) Ez a 2015-ös érték háromszorosa és több, mint az előző 3 év összesítve. Röviden, a piac beszélt. Mivel az árak estek, a fogyasztók bebizonyították, hogy egyre szívesebben vásárolnak és használnak napenergiát.

Hol a kapcsolat az energiatárolás és a napenergia között?

Mi köze ennek a mini-történelemnek az energiatároláshoz? Mint az 1990-es években a napenergia esetén, van egy csomó lelkesedés az energia, zöld és a technika kedvelő okostojások között az energiatárolás iránt. Leegyszerűsítve, az energiatárolás az a képesség, hogy egy berendezés elnyeli a teljesítményt, megtartja, majd amikor szükség van rá, kibocsájtja. Ahhoz, hogy széles körben használják, 2-4 órás időtartamra van szükség, de természetesen minél hosszabb az időtartam, annál jobb. Jelenleg az olyan megújuló energiaforrások, mint a szél- és a napenergia csak akkor használhatók ha fúj a szél vagy süt a nap. Ha a napközben megtermelt napenergiát el lehet tárolni mondjuk egy akkumulátorban, majd felhasználni aznap este (vagy másnap), a megújulók használhatósága jelentősen bővül.

Ahogy McKinsey kollégáim a témába vágó munkájukban megjegyezték, vannak más előnyei is a tárolásnak. Kisimíthatja az energiaszolgáltatást; az elektromos rendszereknek biztonsági tartalékot biztosít; az energia-termelő és szállító, elosztó eszközök kihasználtságát javítja; segít kiegyenlíteni a költségeket, mert a különböző napszakokban az energiatermelés költségei különbözőek. Valójában McKinsey kollégáim úgy vélik, hogy az energiatárolás iránti igényt elsősorban nem a megújulók, hanem az ilyen kiegészítő szolgáltatások fogják igényelni. Ez pedig jó dolog, minél használhatóbb egy tároló annál jobbak a kilátásai, mivel több ok van befektetni és fejleszteni és több út van pénzt csinálni belőle. „Az energiatárolós játék változó jellege az a képesség, hogy azonnal képes kiegyensúlyozni a termelést és a keresletet.” Erre a következtetésre jutott az Energy Information Administration. „Az energiaellátó hálózatokat rugalmasabbá, hatékonyabbá és tisztábbá teszik, mint bármikor korábban.”

Nézzük meg a másik oldalt is.

Ezek az előnyök. A hátránya egy szóban foglalható össze: pénz. Most a tárolás túl drága, hogy sokat bajlódjunk vele (mint a napenergia 2000-ben). De a gazdaságosság gyorsan javul. 2020-ra az akkucsomagok ára akár 200 dollár is lehet kilowattóránként, ami a fele a 2016 árnak és 2025-re McKinsey becslése szerint kevesebb lesz, mint 160 dollár. McKinsey úgy gondolja, ahogy a technológia fejlődik, a következő 20 évben a globális tárolási piac elérheti az 1000 gigawattot. Ráadásul sok vezető napenergia vállalat azon dolgozik, hogy integrálják az energiatárolást a jövőbeli fejlesztéseikkel. A Bloomberg New Energy Finance-nek egy kissé eltérő a feltételrendszere (az ő költség becslésük magasabb, de úgy vélik, meredekebb lesz a csökkenés). Még így is, úgy látják, 2025 körül az energiatároló rendszerek Texasban már megérik a befektetést.

Hol tartunk most?

Az energiatárolás jelenleg még apró piac, de már most sem minősíthetjük különlegességnek. 2016 végére az amerikai piacon már 540 MW elem üzemelt -nem nagy tétel az amerikai energiatermelési kapacitáshoz képest- ami több, mint egymillió megawatt. Viszont lendületben van – idén az első negyedévben újabb 234 MW lett telepítve. Ugyanezt a pályát mutatta a napelem, kis bázisról indulva, majd a költségek csökkentésével lendületet nyerve.

Az energiatárolási technológiák kutatásának legnagyobb része a fejlett országokban zajlik, ami teljesen érthető, mivel nekik vannak forrásaik és szakértelmük. A folyamat pedig nagyban zajlik. Az amerikai Argonne Nemzeti Laboratórium saját megfogalmazásuk szerint „túlhajtva dolgozik” az elektromos autók és az elektromos hálózatok számára az akkumulátor-rendszerek fejlesztésén. (Erről az erőfeszítésről számol be Steve Levine könyve, a Powerhouse). Az Argonne Energia Tárolási Kutató Egyesült Központjának célja, 5 éven belül olyan elemeket dolgozzon ki, melyek ötször annyi energiát tárolnak egyötödnyi költséggel.

Hol tart a világ?

Sok más országban például Brazília, Nagy-Britannia, Kanada, Kína, Németország, Izrael, Japán, Malajzia, Oroszország, Szingapúr és Dél-Korea laboratóriumaiban és cégeiben is keményen dolgoznak ezen a feladaton. Az akkumulátoros tárolástól eltekintve a rendkívül hosszú időtartamú energiatároló projektek és technológiák is elérhetnek alacsonyabb költségeket és jobb teljesítményt, mint az a sűrített levegővel működő energiatároló projekt, melyre az EU 90 millió euró támogatást adott a szélenergiával bőven ellátott Írországnak, vagy a hidrogénes energiatárolás Angliában, és a szivattyús vízenergia tárolás egy elhagyott szénbányában Németországban. Nehéz úgy gondolni, hogy ez a feladatot ne tudnának megoldani.

Bizonyos piacokon az olcsó napenergia már bizonyítottan kihívás a szolgáltatók számára és az olcsó tárolás még komplikálja is a dolgokat. Tág értelemben az energiatárolás széles körű használata azt hozhatja, hogy az ügyfelek az energiabiztonság miatt maradnak a hálózatra kapcsolva, de szinte teljes energiaigényüket megtermelik. Ez egy olyan üzleti modell, melytől libabőröznek a közüzemi vezetők. Ahogy McKinsey fogalmazott, „A szolgáltatóknak el kell kezdeni megérteni, hogy az olcsó energiatárolás megváltoztatja a jövőt. Valójában, a közműveknek kell lebontani magukat vagy mások fogják ezt megtenni helyettük.”

Ahol még csak most indul az energiatárolás.

Ez érdekesebb és erőteljesebb (úgymond) lehetőség lehet olyan területeken, ahol még soha nem ismerték a kapcsoló bekapcsolásának luxusát. Több mint egy milliárd embernek nincs villamosenergia ellátása. Fele közülük Afrikában él, és több mint egy milliárd számára az áram csak néhány órára van naponta. Helyspecifikus napenergia berendezésekkel együtt használva az energiatárolás segíthet kitölteni ezt az űrt. Az analógia ugyanaz lehet, mint a mobil telefonoknál, amely lehetővé tette a kommunikációt olyan területeken, amelyek soha nem láttak vonalas telefont; a felhasználók egyszerűen átugrották a 20. század technológiáját.

Az energiatárolásban kapcsolatban történteket kiterjesztve jó hírek születnek a klímával kapcsolatban is. Indiában például felfokozott befektetések voltak a szénbe, az emberek energiaellátására és a gazdasági növekedés ellátására hivatkozva. Ha a költségek csökkennének, a megújulók plusz az energiatárolás tisztább alternatívát nyújthatna, egy olyan lehetőséget, melynek egyre nő a vonzereje és több indiai államban már működő minta projektjei vannak. Dél-Afrika is kísérletezik az energiatárolással és Kínában több mint 100 projekt folyik és gyorsan növekszik.

Az energiatárolás rutin technológiaként való érvényesülése még nem feltételezhető, de a kilátások ígéretesebbek, mint valaha. Tovább következmény az, hogy függetlenül attól, mi történik a nemzetközi megállapodások szempontjából, (mint a párizsi éghajlati megállapodás,) az olcsó technológia érvényesülése fontos és valószínűleg meghatározó szerepet játszik a globális energia széndioxid mentesítésében. Mindent összegezve mindenképpen ez éri meg.

Forrás: Scott Nyquist, a McKinsey & Company energetikai vezető üzlettársa – linkedin