Az energiatárolás a jövő egyik legnagyobb kihívása

A karbonsemleges technológiákat korábban elképzelhetetlen szintre is lehet fejleszteni: a napenergia, a szélturbinák, az akkumulátorok és az elektromos autók fejlesztése az utóbbi évtizedben bizonyította ezt.

Hasonló a helyzet a hosszú távú energiatárolással, vagyis a big storage-dzsel. Az elmúlt években a „little storage” is gyors ütemben kezdett fejlődni, ami leginkább a laptopokat, okostelefonokat és elektromos autókat látja el energiával. A közműszolgáltatók is befektettek ilyen rövid távú energiatárolókba, vagy tartaléknak, vagy pedig azokra az esetekre, amikor a szélturbinákat nem fújja a szél, a napkollektorokat, napelemeket pedig nem süti a nap. 2017-ben még csak 987 megawattnyi energia tárolására alkalmas akkumulátorra költöttek, 2020-ban ez a szám már 3,5 gigawatt volt, 2023-ra pedig elérheti a 10,2 gigawattot.

Bár a „little storage” láthatóan túlnő önmagán a következő években, a fejlesztésének fizikai és anyagi korlátai vannak: egy ponton túl a kapacitás további bővítése túl költséges lenne.

A mérnökök a big storage-től várják a megváltást. Ezek a technológiák akár ötször-tízszer olcsóbban tárolhatnak a lítium-ion akkumulátoroknál lényegesen több energiát. Hogy pontosan mennyi időre elegendő energiát lennének képesek tárolni, az egyelőre egy nyitott kérdés. Az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma még 2018-ban 28 millió dollárt (8,6 milliárd forintot) költött olyan technológiák kifejlesztésére, amelyek akár 10-100 órán keresztül is működés alatt tudják tartani az elektromos hálózatot. Egy ilyen energiatárolóval az ország jobban átvészelhetné a szélsőséges időjárási körülményeket, amikor sokszor hetekre elmegy az áram, mint a jelenlegi lítium-ionos megoldással. Ráadásul a felhős napokon sem akadozna az ellátás azokon a helyeken, ahol napenergia biztosítja azt.

A big storage technológiák nagyon különbözőek, és egyelőre nem tudni, melyik lesz széles körben alkalmazható. Például, a Raytheon Technologies egy kénből és mangánból készülő energiatároló fejlesztésén dolgozik. A Bill Gates által támogatott Form Energy egy másfajta projektbe kezdett, amiről egyelőre csak annyit árultak el, hogy az ötletük akár 150 óráig is működésben tudja tartani a hálózatot. A kormányok, a kutatók, a vállalkozók és a befektetők is csak kapkodják a fejüket, hogy melyik fejlesztésre fordítsanak több időt, pénzt.

Az MIT egyik poszt-doktori kutatója, Nestor Sepulveda társaival több tucat különféle lehetséges technológia fejlesztésével próbálkozott. Összesen 1280 szimulációt futtattak le, amiket egyenként összehasonlítottak egy big storage nélküli világ teljesítményével. Arra jutottak, hogy a villamos energia tárolása úgy a legköltséghatékonyabb, ha meghagynak atomerőműveket, vízerőműveket, vagy fosszilis erőműveket is. A tanulmány szerint a big storage akár 40 százalékkal is csökkentheti a villamos energia árát, a költséghatékonyság pedig akkor a legjobb, ha az atomerőműveket hagyják meg alaperőműként. Tanulmányuk a Nature Energy hasábjain is megjelent.

„Kormányok, vállalatok, és sok ember dolgozik most ezen a területen, próbálgatják a különféle technológiákat, de egyelőre senki nem tudja, hogyan fog kinézni a jövő energiatárolója” – erősítette meg Sepulveda a területet övező bizonytalanságot.

Mivel a tanulmányuk elsősorban az energiatárolás költségeire összpontosított, ezért hasznos lehet a fejlesztők számára, akiknek a kutatásra szánt igen kevés pénzből kell gazdálkodniuk.

 (Kiemelt kép I Fotó: Bing Guan/Bloomberg)