Energiatárolás: a 3 legígéretesebb technológia

 

A megújuló energiaforrásokból történő energiatermelés elengedhetetlen a szén-dioxid-mentesítéshez, de ehhez fejlett energiatárolási megoldások kifejlesztésére van szükség. A fosszilis tüzelőanyagokkal ellentétben, amelyek sokoldalúan, a kereslethez igazodóan termelnek villamos és hőenergiát, a megújuló energiaforrások kiszámíthatatlanabbul termelnek energiát.

Ezért fontos, hogy a megújuló forrásokból táplált rendszerek stabilabb energiateljesítményének elérése érdekében a termelési csúcsidőszakokban tároljuk az energiát, és akkor használjuk fel, amikor a hozam csökken. A legújabb generációs lítium akkumulátorok mellett új tárolórendszereket is tesztelnek, ezért megnézzük a 3 legígéretesebb energiatárolási technológiát.

 

Elektromos energia tárolása hidrogéncellákban

 

A hidrogéncellák az elektromos energia tárolására a lítiumion-akkumulátorok alternatívája, és több vállalat is dolgozik a technológián. Az egyik lehetséges megoldás egy nagy energiasűrűségű hibrid hidrogéncellás rendszer, amely hidrogént és folyékony elektrolitot tartalmaz. Ez a rendszer képes saját maga előállítani a zárt áramkör működtetéséhez szükséges hidrogént, versenyképes tárolási költségeket és 15-20 éves hasznos élettartamot kínál.

Egy másik megoldás, amelyet jelenleg tesztelnek, a hidrogén- és nikkelcella, amely hidrogéngázt használ elektrolitként, és fémhidrideket az anód és katód anyagaként. A fém-hidrogén cellákkal kapcsolatban még számos problémát kell megoldani, különösen a magas költségeket és a gyártási folyamat bonyolultságát. Egyes vállalatok azonban azt állítják, hogy ezzel a technológiával olyan energiatároló rendszereket tudnak előállítani, amelyek legalább 88%-os hatékonyságot és akár 20 év vagy 30 000 ciklus időtartamot is elérhetnek.

 

Sűrített levegős energiatárolás

 

Az energiatárolás másik ígéretes technológiája a sűrített levegő tárolása. A CAES (Compressed Air Energy Storage) és a LAES (Liquid Air Energy Storage) két energiatárolási megoldás, amelyek meglehetősen hasonlóak. A CAES-ben csak sűrített levegőt használnak, míg a LAES-ben sűrített levegőt, amelyet addig hűtenek, amíg el nem cseppfolyósodik, de mindkét típus nagyon hasonlóan működik.

A CAES-rendszer a megújuló forrásokból előállított energiát a levegő sűrítéséhez összegyűjti, és kompresszorok és turbógenerátor segítségével egy speciális tartályban tárolja. Ezért amikor az energiaigény nagyon magas és meghaladja a rendszer kapacitását, a tárolt sűrített levegő táplálja a turbinákat, és lehetővé teszi az elektromos energia termelésének növelését anélkül, hogy gázhoz kellene folyamodni. A CAES-rendszerek hosszú élettartammal, nagy tárolókapacitással és alacsony költségekkel rendelkeznek, emellett hozzájárulnak a villamosenergia-hálózat stabilizálásához.

A LAES technológia lehetővé teszi az energia hosszabb ideig történő tárolását is, mint a jelenlegi lítium-ion akkumulátorok. Ezek a rendszerek egy hűtési folyamat segítségével működnek, amely a környezetben lévő levegőt folyékony levegővé alakítja, amelyet egy tartályban tárolnak. Az áramigény csúcsidőszakában a folyékony levegőt egy nagynyomású rendszer szivattyúzza, és ezt a sűrített gázt egy turbina meghajtására és elektromos energia előállítására használja. A CAES-rendszerekkel ellentétben a LAES-rendszereknek nincs szükségük nehezen fellelhető természetes tározókra, például földalatti barlangokra.

 

Hőenergia-tároló rendszerek

 

Az energiatárolás területén az elektromos energiatárolás kiemelt fontosságú, mivel a megújuló forrásokból előállított energiával működő rendszerek többsége villamos energiát termel. A hidrogéncellák és a sűrített levegős rendszerek mellett számos projekt van folyamatban ebben az ágazatban, mint például a szilárdtest-akkumulátorok, amelyekben az elektrolit nem folyékony, hanem szilárd, a nagy energiasűrűségű cink-szén akkumulátorok, valamint a lítium-kén és a grafén akkumulátorok, amelyek célja a lítium akkumulátorok költségeinek csökkentése és a ritkaföldfémektől való függőség csökkentése.

Ezzel párhuzamosan a hőenergia-tároló rendszereket is tanulmányozzák. Ezek olyan technológiák, amelyek képesek az elektromos energiát hővé alakítani, amelyet tárolnak, és szükség esetén újra elektromos energiává alakítanak. Ezek a rendszerek úgy működnek, mint egy hőszivattyú, amely a villamos energiából hőenergiát nyer, és a levegőben, vízben vagy a talajban lévő természetes hőt használja fel. Az egyszerűbb rendszerek viszont elektromos ellenállást használnak, és a hőt a Joule-effektus révén adják át (az elektromos energia egy részének egy vezetőn keresztül történő átvezetése hőenergia előállítására).

Az energiát különböző módon lehet tárolni, például folyékony homokágyak, olvadt sók vagy speciális kőzetet és cementet használó szilárd rendszerek segítségével. Az elmúlt években a lítium árának csökkenése felgyorsította az energiatárolásra szolgáló akkumulátorok elterjedését, azonban az új energiatárolási technológiák tovább fogják elősegíteni az energiaátmenetet és a megújuló energiák fejlődését. Ezek a megoldások az energiatároló rendszerek nagyobb környezeti fenntarthatóságát, hosszabb élettartamot és nagyobb hatékonyságot céloznak meg alacsonyabb költségek mellett.