Egy régóta elfeledett technológia és az akkumulátorok kombinációja forradalmasíthatja a világ energiatárolási megoldásait.

A nap- és szélerőművek terjedésével egyre fontosabbá válik, hogy a villamosenergia-rendszer az időjárásfüggő termelést kiegészítő, kiegyensúlyozó flexibilitással rendelkezzen. A rugalmassági eszközök között kulcsszerepet játszhatnak az energiatárolók, amelyek tisztább és takarékosabb megoldást kínálnak a problémára, mint a jól szabályozható gáztüzelésű erőművek. Az energiatárolók területén jelentős fejlesztések zajlanak, de új kutatási eredmények szerint az érettebb technológiák a jövő teljesen megújuló alapokra helyezett energiarendszerében is képesek lehetnek maradéktalanul fedezni a globális energiatárolási szükségletet.

Az időjárás hatásaitól függő energiaforrások, különösen a napenergia dominálta energiarendszerek megbízható működésének biztosításához elengedhetetlen, hogy hatékony megoldásokat találjunk a villamos energia hosszú távú, nagymennyiségű tárolására. Jelenleg a rövid távú, néhány órás energiatárolási igények kielégítésére az akkumulátorok nyújtják az egyik legjobb alternatívát. Ezzel szemben a hosszabb távú tárolás esetében a szivattyús energiatároló rendszerek (SZET) bizonyulnak a legkiforrottabb technológiának.

Az Ausztrál Nemzeti Egyetem legfrissebb kutatása rámutat, hogy e két technológia képes biztosítani az energiatárolási szükségleteket egy olyan globális energiarendszerben, amely teljesen dekarbonizált és klímasemleges.

Jelenleg a SZET technológia dominál a globális villamosenergia-ágazat energiatároló kapacitásának körülbelül 95%-ában. A kutatások arra mutatnak rá, hogy a legtöbb ország jelentős mennyiségű energiatárolási lehetőséggel rendelkezik, amely hozzájárul a fenntartható energiaellátáshoz.

Az előrejelzett igényhez képest kétszer akkora energiatároló kapacitással bír, amely nem folyami szivattyús technológiát alkalmaz.

Olyan megoldásokról van szó, amelyek érettséggel rendelkeznek, gazdaságosak, minimális környezeti terheléssel bírnak, és hosszú távú előnyöket nyújtanak.

A globális SZET (szélerőművek, napenergia és egyéb megújuló források) energiatárolási potenciálja körülbelül 86 millió gigawattóra (GWh), ami egyenértékű a világ jelenlegi áramtermelésének három évnyi mennyiségével. Ennek a hatalmas tárolókapacitásnak a jelentőségét jól szemlélteti, hogy ez körülbelül 2000 milliárd átlagos villanyautó akkumulátorának megfelelő kapacitást képvisel, figyelmen kívül hagyva a potenciális tárolási időtartamot.

Az atlaszon feltüntetett körülbelül 800 ezer zárt hurkú potenciális telephely földrajzi eloszlása meglehetősen kiegyensúlyozott, ami azt jelenti, hogy a legtöbb országban jelentős lehetőségek rejlenek. A különböző régiókban csupán a már rendelkezésre álló helyszínek egy kis hányadát szükséges fejleszteni, ami kedvezően befolyásolja a hosszú távú szivattyús energiatárolás költségeit, és ezáltal csökkenti azokat.

A tartós, akár több mint 100 évig működő szivattyús energiatárolók esetében a tőkeköltségek meglehetősen alacsonyak, és lényegesen alulmúlják az akkumulátorokhoz kapcsolódó költségeket. Ezen beruházásokhoz viszonylag csekély víz-, föld- és bányászati igény társul, ráadásul nem szükséges új gátak telepítése sem.

A jelenleg üzemelő szivattyús energiatárolók zöme folyópartokon helyezkedik el, gyakran vízerőmű rendszerekkel karöltve. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a legtöbb új telepítésre alkalmas helyszín távolabb esik a folyóktól.

És ezek hogyan működnek?

A nem folyókon működő szivattyús energiatárolók két, általában 1-10 négyzetkilométeres, vízzel elöntött területet foglalnak magukba. Ezek a tározók 100-1600 méteres szintkülönbséggel és több kilométer távolsággal helyezkednek el egymástól. A két tározó között egy szivattyúturbinát tartalmazó csővezeték húzódik, amely lehetővé teszi, hogy a nap vagy szélenergia termelésének kedvező időszakaiban a vizet a magasabban fekvő tározóba pumpálják. Amikor szükség van az energiára, a vizet az alacsonyabb tározóba engedik vissza, így visszanyerhetik a tárolt energia potenciálját.

Ezek a rendszerek számos kiemelkedő előnnyel bírnak a folyókra telepített hagyományos szivattyús vízenergia-tárolókkal összehasonlítva.

Nincs szükség új gátak létesítésére a folyók mentén, ami jelentős költségmegtakarítást és környezeti terhelés csökkentést eredményez. Ezáltal minimálisra csökkenthető a társadalmi ellenállás valószínűsége is. A nem folyami szivattyús energiatárolók víz- és talajigénye általában alacsonyabb, mint a klasszikus folyami vízerőműveké. Ezen kívül egy további lényeges előny, hogy ezeknél a megoldásoknál tisztább és üledékmentes víz állítható elő a szivattyúturbinák számára, ami jelentősen csökkenti a karbantartási és felújítási szükségleteket.

A kutatók a Föld felszínét műholdas képalkotással, illetve egy digitális terepmodell földrajzi információs rendszerelemzésével átvizsgálva hozták létre a legígéretesebb potenciális szivattyús energiatároló beruházási helyszíneket jelölő globális atlaszt. A térképeken megjelenített lehetséges helyszínek védett területeken és nagy városi központokon kívül helyezkednek el, de a lehetőségek között szerepel a védett területeken található helyek hozzáadása is.

Az interneten elérhető, 30 méteres felbontásig zoomolható térképek segítségével számos technikai adat érhető el a potenciális helyszínekről. Ezek a helyszínek a telepíthető kapacitás nagysága szerint is szűrhetőek. Az adatbázis minden telephelyre vonatkozóan tartalmaz információkat, például a megvalósítható szivattyús energiatároló beruházás típusát, kapacitását és a becsült költségkategóriáját. Az atlaszban szereplő legkedvezőbb adottságú helyszínekhez tartozó indikatív tőkeköltségek körülbelül tizedakkorák, mint a legkevésbé előnyös lokációkon, és a legoptimistább jövőbeni akkumulátoros energiatároló költségekkel is versenyképesek.

A tanulmány rámutat, hogy a szivattyús energiatárolókat és (a közüzemiek mellett akár villanyautó-) akkumulátorokat is tartalmazó hibrid energiarendszer nagyfokú rugalmasság mellett képes alacsony költségű villamos energiát biztosítani. A néhány órás időtávú energiatárolásra jó megoldást kínáló akkumulátorok és a hosszú távú, alacsony költségű szivattyús energiatárolók nem csak kiegészíthetik egymást, de szükség esetén akár kölcsönösen tölthetőek is egymásból.

A jövőbeni villamosenergia-rendszerekre vonatkozó elemzések többsége ugyan nem tekinti az akkumulátorok és a SZET egymásból történő töltését a kínálati hiányos, illetve nagy keresletű időszakok kezelésének hatékony módszereként, és további töltési veszteségekkel is jár, ennek ellenére

Jelentősen fokozhatja a rendszer működésének rugalmasságát, ami hozzájárulhat a piaci árak ingadozásainak csillapításához is.

A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) értékelése alátámasztja az új kutatás eredményeit. E szerint a szivattyús energatárolás jelentős szerepet játszhat a nap- és szélenergia-termelés változásainak kiegyensúlyozásáb, illetve a rendszer rugalmasságának javításában.

A magyar kormány és az MVM szintén vizsgálja a szivattyús energiatároló technológia hazai telepítésének lehetőségeit. A tervek szerint az első hazai SZET 600 megawatt beépített kapacitással jöhetne létre, 6 órás energiatermelésre lenne képes, ennyi idő alatt folyna át a víz a felső tározóból az alsóba. Az energiaügyi tárca, illetve az MVM az engedélyek beszerzése utána a Mátrában, Markaz község térségében, valamint a Sajóvölgyben, Sajóivánka térségében végzett felméréseket a lehetséges megvalósítási helyszíneket vizsgálva.

A medencék vizének védelme és a fenntartható vízgazdálkodás érdekében úszó napelemtáblák elhelyezését javasolnám a vízfelszín egy részén, mivel ez hozzájárulna a párolgás csökkentéséhez is. A szaktárca tájékoztatása szerint az előkészítő munkálatok során kiemelten figyelnek arra, hogy a folyamat a lehető legkisebb környezeti terheléssel járjon. Ennek érdekében a gépeket a fúrási helyszínekhez már meglévő, szükség esetén megerősített erdei és mezőgazdasági utakon közelítik meg.

Ahogy Mátrai Károly, az MVM Csoport vezérigazgatója a közelmúltban a Portfolió számára nyújtott interjújában kifejtette,

Elkészült a megvalósíthatósági tanulmány, amelyben a vállalat a különböző lokációkban telepítendő 600 megawattos szivattyús tározós erőmű fizikai és pénzügyi megvalósíthatóságát elemezte. Ezen túlmenően azt is vizsgáltuk, hogy Magyarország területén lehetséges-e kisebb, 5-től 100 megawattos kapacitású szivattyús tározós vízerőművek létrehozása különböző patakok és folyók mentén; ezeknek a tanulmányoknak az értékelése jelenleg is folyamatban van.