Energia és mobilitás zöld szemszögből

Az akkumulátorok nem mentik meg a világot

2020. január 15. • írta: ZöldEnergia

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.

5 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr7915409980

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Hunyadi zokogna... ha látná......ezt 2020.01.15. 15:42:01

Anyósomék háztetejére szereltettek egy 26 m2 területű napelemrendszert. Nem kell nekik gáz, mindent árammal hajtanak meg. A ház havi költsége 15000 Ft, szemben a régi városi kecóval szemben ahol a csak a gázdíj volt 25 ezer + villany díj, kb. 40 ezer havonta. A 3,5 milliós kiépítési költség szinte fillére azonos a régi tervezett gázos, kazános, kéménybéleléses, vízkörös rendszer tervezésével + kiépítésével.
Szóval a teljesen támogatandó ez a fajta energiapótlás, mert a függés "más beszállítóktól" bizony elég drága és bizonytalan is.....

Medgar 2020.01.15. 16:15:14

@Hunyadi zokogna... ha látná......ezt:
Kevered a szezont a fazonnal.

Ez kb, egy 4,4 kWp rendszer ami télen fűtésre semmit sem ér. Gondolom van náluk egy hőszívattyús rendszer combos hőszigeteléssel, de az anyósodék azért tehetik meg ezt, mert van mögöttük egy biztonságos rendszer éves elszámolással, amiben a nyári töblettermelést télen kivehetik a rendszerből.

Ha szigetüzemben kéne megoldaniuk akkor "csak" + 30-50 milliót kéne belelocsolniuk a rendszerükbe.

Ménár Atya 2020.01.15. 16:33:17

@Hunyadi zokogna... ha látná......ezt:
Szerintem ez több sebből is vérzik.
Gázos rendszer, bár nem tudom mekkora a lakás ,olyan 2 milka.
Gázhiány nem nagyon volt az elmúlt 30 évben, talán fletóék alatt volt némi bizonytalanság.
Viszont ha nincs gázos, vagy atomerőműben termelt energia, akkor ez a típusú napelem meghal olyan gyorsan, mint Zrínyi Szigetvár alatt.
De amúgy jó, ettől eltekintve, a meglévő rendszerekhez hangolva.
Viszont csatlakozva az előttem szólóhoz, ez nem egy független rendszer, önállóan nulla kb.

comblog 2020.01.15. 16:41:48

Azért megnyugtató látni, hogy vannak akik racionálisan is tudják nézni ezt a dolgot és nem délibábot kergetnek ezzel az akkus témával. Mindenki aki kicsit is belegondolt nem volt nehéz megérteni, hogy a jelenlegi módszer alapvetően nem skálázható.

Ahhoz valami sokkal de sokkal hatékonyabb energiatárolás kellene (az, hogy milyen formátumban tárolják az energiát még nagyon a jövő zenéje). Addig meg ha nagyra nő az ilyesfajta energiatermelés akkor egyre több pénz fog elmenni a kiegyenlítésre.

@Hunyadi...
Azt kell látnod, hogy ami kicsiben megoldható nem mindig vihető át nagyban. Gondolom amikor olyankor termelsz energiát amikor nincs szükséged rá (már az akkuid is tele vannak) akkor rátolod a tárolás problémáját a szolgáltatóra. Nyáron akarsz betolni és télen kivenni. Napos heteken betolni és borús heteken kivenni.
Amíg csak kevesen tesznek így a szolgáltatód benyeli ezt a költséget, mert tárolni valójában ő sem tud, csak kiegyenlíteni. Viszont, ha ez meglódul akkor a szolgáltatód vagy bedől ezen, hacsak irdatlan sok pénzt nem kap a közösből támogatás formájában (ami azért senkinek sem jó), vagy piaci alapon fogja tőled is átvenni. Amikor süt a nap ingyen se kell majd neki. Amikor meg már huzamosabb ideig nem süt (ami lehet akár 1 nap), akkor amikor mindenki csak kivenni akar akkor meg piszok drága lesz.
Gondold el, hogy így is megérné-e neked?
Piaci alapon a jelenlegi technikával a te megoldásod nem skálázható.

gigabursch 2020.01.19. 00:52:37

Az energiasűrűség kérdése magáért beszél...