Ebben a háromrészes posztban Mark P. Millis következő írását szemlézzünk, amely a HartEnergy oldalán jelent meg. Az első részben az akkumulátorokon alapuló energiatárolás mértékéből adódó problémákat vesszük szemügyre, a másodikban az akkumulátorok előállításához szükséges alapanyagok kitermelését tárgyaljuk, a harmadikban pedig az akkumulátorok előállításának és hatékonyságának növelése körüli határokat taglaljuk majd. Nem lehet véka alá rejteni Mark P. Millis véleményét: szerinte az akkumulátorokon alapuló energia tárolás szerinte nem tudja biztosítani a világ energiaigényéhez mérhető energiatárolási igényeket — ami szerves része a megújuló energiaforrásokon alapuló energiatermelés jövőjének.

Az akkumulátorok az eddigi összes "új energia gazdaság" típusú jövőképek, felvázolt elképzelések és grandiózus tervek kulcsszereplői. Az tényleg forradalmasítaná az energetikát, ha találnánk egy olyan technológiát, amely segítségével az elektromos áramot ugyanolyan effektíven és olcsón tudnánk tárolni, mint az olajat a hordóban vagy mint a földgázt a földalatti tározókban. Egy ilyen elektromos áram tároló rendszer még az országos áramtermelő erőművek létét is fenyegetné. Az is könnyen elképzelhető, hogy az OPEC mintájára egy OKEC (Organization of Kilowatt-Hour Exporting Countries, vagyis a Kilowattórákat Exportáló Országok Szervezete) venné át a vezető szerepet a "hordónkénti" elektron szállítás terén, ahol a "hordókat" onnan szállítanánk, ahol az elektronnal való feltöltés a legolcsóbb: a szaharai napelemekből, vagy a mongóliai szénbányákból (amelyek a nyugati világ rendelkezései alól ki tudnak bújni) vagy Brazília nagy folyóiból kinyerhető energia jöhetne számításba például.

De abban a világegyetemben, amiben élünk, az akkumulátor alapú rendszerszintű energiatárolás költsége jelenleg legalább 200-szorosa a földgázénak (energia ekvivalenciát is figyelembe véve), amit ugyanúgy áramtermelésre használnak fel. Ez az egyik legfontosabb oka annak, hogy az országonkénti energiaszükséglet egy vagy többhavi megfelelőjét földgázban és olajban tároljuk most.

Az akkumulátor alapú tárolás teljesen más lenne. Vegyük például a Teslát, az egyik legjobban ismert lítium-akkumulátor gyártó vállalatot: kb. 200 ezer dollár értékű Tesla akkumulátorok, amelyek nagyjából 10 tonnát nyomnak, képesek ugyanannyi energiát tárolni, amennyi egy hordó olajban található. Az olaj nagyjából 150 kg tömegű és egy 20 dolláros hordóban évekig tárolható komolyabb gondok nélkül. Ez a jelenlegi anyagi vonzata a lítium-ion alapú energia tárolásnak. Ez egy akkora különbség a költségek szempontjából, amit nem lehet egy néhányszoros csökkenéssel áthidalni, hiszen még ezután is legalább egy nagyságrendi különbség lenne a két megoldás között.

Ennek ellenére, a jelenlegi európai és észak-amerikai törvényhozás szerint fontos, hogy az akkumulátor gyártás nagyságrendjét és az akkumulátorok hálózatban történő felhasználását elősegítsük, sőt finanszírozzuk a közösből. Ahhoz, hogy az áramhálózati szintű elvárásoknak megfelelő mennyiségű akkumulátorokat gyártsunk országos szinten (a mini-államokat kivéve), elképesztő mennyiséget kellene legyártani ezekből, amelyhez a kibányászott nyersanyag mennyiség a jelenlegi termeléshez képest legalább egy nagyságrenddel nagyobb (vagyis nem kétszer, hanem legalább tízszer annyi nyersanyagot kellene előállítani egységnyi idő alatt). Egy USA nagyságú ország esetében, mivel a bányászott alapanyagok és/vagy az akkumulátorok gyártása nem helyben történik majd, az import tevékenység is drasztikusan megnőne ettől.

Hány akkumulátor kell ahhoz, hogy egy országot ellássunk árammal?

Egy olyan elektromos hálózat, amely kizárólagosan szél- és napenergiát használ fel áramtermelésre, a napi szél és napsütés mennyiségének változásán túlmutató "kilengésekre" kell felkészülnie a szolgáltatóknak. Vagyis több hónapos (ha nem éves) szinten kell felvérteznie magát, hogy a változó ütemű és hosszúságú időszakokat, amikor kevesebb (vagy egyáltalán semmi) szél és/vagy napsütés várható, át tudja hidalni. Bár az olyan napok, például, amikor egy egész ország vagy kontinens területén felhőtakaró van szél nélkül, vagy éjjel van szélcsend, rendszerint ritkák, kontinens szinten az ilyenek még mindig átlagosan évtizedenként legalább egyszer megtörténtek az elmúlt száz évben. Az ilyen alkalmakkor a kombinált szél- és napenergián alapuló termelés csak minimális töredékét volna képes előállítani a meglévő fogyasztással szemben. Napi szinten az ilyen rövid, maximum néhány órás periódusok sokkal gyakrabban fordulnak elő, ahol a termelés legalább 90%-a eltűnne néhány órára.

Mennyi akkumulátorra lenne szükség, hogy nem néhány hónap, csak két napos országos áramigényt tárolni tudjunk egy ilyen rendszerben? Jelenleg az 5 milliárd dolláros Tesla Gigafactory a legnagyobb akkumulátor gyártó üzem a világon. A teljes éves termelése képes lenne tárolni az USA átlagos éves áramfogyasztásának 3 percével egyenlő mennyiségű áramot. Vagyis ahhoz, hogy két napnyi elegendő áramtartaléka legyen az USÁ-nak akkumulátorokban tárolva, kb. 1000 évig kellene a Gigafactory teljes termelését csak erre fordítani.

A szél- és napenergia szószólói szerint az akkumulátorok felhasználása csökkenthető, ha megfelelő távolságú áramvezetékekkel áthidaljuk a regionális különbségeket, hiszen a "nap mindig süt valahol". Habár elméletileg ez talán még lehetséges lenne (bár regionális szinten ez már nem igaz), a távvezetékek hossza ahhoz, hogy olyan területekre érjen el, ahol "most is süt a nap vagy fúj a szél" nem csak technikai szempontból, hanem politikai és nemzetbiztonsági szempontból is kérdéseket von maga után. (Ami mellett azt sem szabad elfelejteni, hogy a hosszútávú energia átvitel távvezetékeken kétszer annyiba kerül, mint pl. egy olajvezetéken.)

A következő részben azt fogjuk megvizsgálni, hogy a nyersanyagok előállítása mekkora kihívást is jelent országos vagy globális szempontból.