A megújuló energiaforrásokon alapuló áramtermelés emelkedő szintje miatt egyre égetőbb probléma a csúcsfogyasztási periódusokon kívüli termelés "tárolásának" megoldása. A hőszivattyús energia tárolás komoly eséllyel pályázik ennek a problémának univerzális megoldására, írja az Energy Post. Jelenleg a nagyüzemi áramtárolás több mint 99%-a víztározók segítségével történik, ahol az felesleges áram termelés idején egy magasabban elhelyezkedő víztározóba szivattyúzzák a vizet, amelyet aztán a fogyasztás növekedése idején a vízerőművekhez hasonlóan lehet áramtermelésre felhasználni. De a földrajzi adottságok nagymértékben behatárolják, hogy hol lehet egy ilyen megoldást ténylegesen kihasználni. A maradék 1% főként akkumulátorokkal oldott meg, de itt a fajlagos ár és a viszonylag rövid élettartam szab határt a további jelentős terjeszkedésnek.

A Cambridge-i Egyetem kutatói egy új megoldást elemeztek ki részletesen: a hőszivattyúk nagyüzemi, hálózatba kapcsolt alkalmazásának lehetőségét (angolul Pumped Thermal Electricity Storage). Jelenleg ez a technológia még fejlesztés alatt áll, de a teljes folyamat részét képező lépések, a hőcserélők, kompresszorok, turbinák és áramfejlesztő rendszerek már mind bizonyítottak nagyipari alkalmazásokban.

Az áram tárolásának kérdése szorosan összefügg az alacsony szén-dioxid kibocsátással járó áramtermelés — a nap és szélenergia kiaknázása — egyik alapproblémájával: ezek az erőforrások nem állnak tetszőlegesen és állandóan rendelkezésre. [Az atomenergia ilyen szempontból ideális megoldás lehetne, ha nem nézne szembe ilyen erős társadalmi ellenérzettel, a szerk.]

Ahhoz, hogy ezeket a megújuló energiaforrásokat az emberi fogyasztásra is "alkalmassá" tegyük, az időszakos és nem az emberi fogyasztási ciklusok szerint termelt energiát tárolni kell. Mégpedig rendszer szinten, hiszen óriási kapacitásokról van szó akár egy ország esetében is. Emellett az is fontos szempont, hogy a tárolási rendszer képes legyen szorosan követni a fogyasztási igényeket.

A jelenlegi akkumulátor-alapú technológiák az utóbbira képesek, de a fajlagos áruk miatt a jelenlegi árszintek mellett lehetetlen a megkívánt tárolási kapacitást elérni gazdaságosan. A szivattyúzott vízenergia képes óriási mennyiségű energia tárolására, de csak bizonyos helyeken, ahol a földrajzi adottságok ezt lehetővé teszik.

A hőszivattyús energiatárolás nagy előnye, hogy szinten bárhol telepíthető és viszonylag nagy energiasűrűséggel működik: egy kg víz 100 °C-on több energia leadására képes, mint ugyanaz a kilogramm víz 500 méter magasról leengedve egy vízerőműben. A hőszivattyús rendszer elemeinek élettartama több évtizedben mérhető az akkumulátorokkal ellentétben. A hőt többfajta, viszonylag olcsó anyagban lehet tárolni — a víz mellett akár sóder, homok vagy sóolvadék is számításba jöhet hőtárolóként. Az egyik nagy előnye ezeknek a tároló anyagoknak, hogy például az akkumulátorokkal ellentétben ezek nem vagy csak nagyon minimális környezetszennyezési tényezőként jönnek számításba.

A hőszivattyús energiatárolás során az elektromos áramot hővé alakítják az áramfelesleg idején, nagyméretű hőszivattyúk segítségével. Ezt a hőt aztán a kiválasztott hőtárolási közegben tárolják, például egy víz vagy sóderrel töltött és szigetelt tartályban. Amikor szükség van az áramra, az kinyerhető a hőtároló rendszerből egy megfelelő rendszer segítségével.

Az sóolvadékos energiatárolást már jó ideje használják a koncentrált naperőművekben, ahol tükrök segítségével egyetlen pontra irányítják a napsugarakat, hogy aztán az így termelt hőt árammá lehessen alakítani. Technológiai szempontból egy koncentrált naperőmű és egy hőszivattyús áramtároló működése között csak minimális különbség van. Míg a naperőmű esetében a napsugárzást használják fel a sóolvadék felmelegítéséhez, addig a hőszivattyús energiatárolás esetében a bejövő, fogyasztók által fel nem használt elektromos áram teszi ugyanezt. A kettő közötti nagy különbség csak az, hogy míg a koncentrált naperőmű csak napenergiát tud felhasználni, addig a hőszivattyús tároló szél vagy akár ár-apály energiát is.

A rendszer talán egyetlen hátránya a viszonylag alacsony energia hatékonysága: a teljes oda-vissza energia tárolás és kinyerés hatékonysága kb. 50–70% között található, ami a lítium-ion alapuló akkumulátorok 80–90%-os vagy a szivattyúzott vízenergia 70–85%-os hatékonyságánál kevesebb. A kérdés az, hogy a költségek, beleértve a megújuló energián alapuló áram fajlagos költségének, csökkenésével ez mennyire tudja majd a kinyert energia fajlagos árát a piac szempontjából is gazdaságossá tenni. [Az biztos, hogy a hidrogén-alapú tárolásnál a hőszivattyús megoldás hatékonyabb, de a hőt nem lehet közvetlenül például a közlekedésben felhasználni, a szerk.]