A legtöbb ember természetesnek tekinti az akkumulátorok szerepét otthonaink és közösségeink áramellátásában. De az energiatárolás, és különösen az akkumulátorok elengedhetetlenek a tiszta energiával kapcsolatos jövőnk szempontjából, és ennek okait ebben a bejegyzésben fogjuk kitérni.
Mi az energiatárolás? Mi az a napelemes akkumulátor?
A napenergia tárolásának elsődleges feladata a napelemek által megtermelt energia rögzítése és tárolása későbbi felhasználás céljából. Az energia tárolásának lehetősége a későbbi felhasználáshoz számos előnnyel jár, a pénzügyi megtakarításoktól az áramkimaradások alatti tartalék áramforrásig.
A napelemes plusz tárolós energiarendszer telepítésének fő előnye, hogy lehetővé teszi a napelemes villamos energia felhasználását bármikor – még akkor is, ha nem süt a nap. Ha otthoni akkumulátorok hozzáadása nélkül telepít napelemes rendszert, a panelek által termelt többlet villamos energia visszakerül az elektromos hálózatba. Az energiatárolás segítségével ezt az energiát tárolhatja és felhasználhatja, amikor lemegy a nap, és csak az akkumulátor lemerülése után kell fizetnie a hálózatból nyert energiáért.
Az akkumulátor és az energiatároló rendszer ugyanaz?
Nem mindig! Míg az akkumulátor az energiatároló egyik formája, az energiatárolás nem minden formája akkumulátor. Lakossági alkalmazásokban az akkumulátor az energiatárolás leggyakoribb formája, ezért mindkét kifejezést felcserélhetően használják.
A nagyvállalkozások és a villamosenergia-hálózat egésze számára az energiatárolás gyakran az akkumulátorokon kívül más technológiák alkalmazását is jelenti. Ide tartoznak az olyan technológiák, mint a szivattyús vízenergia vagy az üzemanyagcellákból előállított hidrogén.
Miért olyan fontosak az akkumulátorok a tiszta energia szempontjából?
A tiszta energia jövőjének egyik kritikus eleme az akkumulátorok, mivel képesek a változó energiakínálatot a kereslethez igazítani. Ennek fontosságához információra van szükség a fosszilis tüzelőanyagokkal történő villamosenergia-termelés és a tiszta energiaforrások, például a szél és a napenergia közötti különbségekről.
Az elektromos hálózat jó a fosszilis tüzelőanyagokkal történő villamosenergia-termelésben
Az elektromos hálózat oszlopokból, vezetékekből és erőművekből álló hálózat, amely elosztja az áramot otthonaink és vállalkozásaink számára. Ennél is fontosabb, hogy az elektromos hálózat kialakításának célja a villamosenergia-termelés és a kereslet összehangolása volt. A hálózat azon képessége, hogy előre tudja, mikor és hol lesz szükség elektromos áramra, pontosan a szükséges mennyiségű energiát állítja elő (plusz némi plusz a biztonság érdekében), majd másodperceken belül pontosan oda szállítja, ahová kell, ez teszi lehetővé modern életünket.
A múltban a fosszilis tüzelésű erőművek (mint például a szén és a földgáz) voltak a legköltséghatékonyabb és erőforrás-hatékonyabb módja ennek a kényes egyensúlynak a működésben tartásának. Egyszerűen fogalmazva, amikor a villamosenergia-hálózat üzemeltetője azt jósolta, hogy többen fognak több villamos energiát fogyasztani (például egy forró nyári napon, amikor sok háztulajdonos használja a váltakozó áramú egységet), felhívhatták a szenet vagy gázt égető erőműveket extra energia előállítására.
Amikor ezek az erőművek teljes billentéssel működtek, a hálózatüzemeltető utasíthatta egy másik erőművet, hogy kezdje el az üzemanyag égetését. Amikor éjszaka alacsony a kereslet, az erőművek felhívják a hálózatüzemeltetőt, és kérik, hogy termeljenek kevesebb áramot. Így igazodik a kínálat a kereslethez.
Az elektromos hálózat nem alkalmas a megújuló energia integrálására
Képzelj el egy olyan forgatókönyvet, amelyben megjósolhatod, hogy az erőművei mennyi áramot termelnek, de nem tudod szabályozni, hogy ez mikor fog bekövetkezni. Ahhoz, hogy továbbra is áramot biztosítson az embereknek, amikor szükségük van rá, a következőket kell tennie:
- A villamosenergia-igényt úgy módosítsa, amikor az erőművek a leghatékonyabbak, vagy
- Tervezzen meg egy rendszert a villamos energia tárolására, amikor azt előállítják, hogy később, nagy igénybevétel esetén felhasználható legyen.
Lényegében ez a forgatókönyv a megújuló energiatechnológiák esetében játszódik le, és részben az oka annak, hogy egyes hálózatüzemeltetők jelenleg vonakodnak teljes szívvel elfogadni ezeket. A napenergia nappal a leghatékonyabb, de éjszaka nem termel energiát. Ugyanígy a szél akkor termel áramot, amikor a szél fúj, de nem akkor, amikor eláll.
Ma minden eddiginél sokkal pontosabban megjósolhatjuk, hogy egy adott napon milyen gyakran és mennyi napfény és szél áll majd rendelkezésre. Még jóval azelőtt is megjósolhatjuk, hogy a nap és a szél mennyi tiszta energiát képes előállítani. Azonban nem módosíthatjuk a nap ütemezését vagy nem tudjuk, mikor fúj a szél, ami azt jelenti, hogy korlátozottak vagyunk abban, hogy szabályozzuk, mikor termelnek áramot ezek az energiaforrások.
Hogyan segíti az energiatárolás a megújuló energiát
Ez az, ahol az energiatároló rendszerek több megújuló erőforrást integrálhatnak. Az energiatárolás elősegítheti a kereslet és a kínálat egyensúlyát azáltal, hogy a szélturbinák és napelemek által megtermelt energiát tárolja, amikor bőségben van belőle, majd csúcsidőben visszaengedi a hálózatba a kereslet kielégítésére.
Az energiatároló rendszerek típusai
Manapság, amikor az emberek az energiatárolásról beszélnek, általában az otthoni akkumulátorokra hivatkoznak – különösen, ha napelemes rendszerrel párosítják. Az akkumulátorok azonban csak az energiatárolás egyik formáját jelentik, és nem ez az első technológia, amely megoldást kínál az elektromos áram hálózaton tartására. Ennek ellenére a legtöbb ember számára a leghatékonyabb és leghasznosabb energiatárolás az elektrokémiai, vagyis az akkumulátoros tárolás.
Elektrokémiai tárolás
Az elektrokémiai tárolás vagy az akkumulátoros tárolás a leggyakoribb, amit az emberek ismernek. Az elektrokémiai tárolás az akkumulátortípusok széles skáláját tartalmazza – a lítium-iontól és az ólomsavtól a még a vanádium áramlású akkumulátorokig. Ezeket az elemeket számos formában használják, beleértve az AA és AAA elemeket, a mobiltelefont és még az autót tápláló akkumulátort is.
Mivel az elektrokémiai tárolás nagyon kompakt, kitalálhatja az elsődleges előnyét: az energia tárolását kis helyen. Az ilyen típusú akkumulátorok sokféle formában és méretben elkészíthetők, és mindegyik rendkívül nagy teljesítménysűrűséggel rendelkezik – ami azt jelenti, hogy méretükhöz képest nagyon erősek. Ezen előnyök miatt az elektrokémiai tárolóeszközöket gyakran használják napelemes vállalkozásokban és otthonokban.
Gravitációs tárolás
Az energiatárolás évtizedek óta előnyöket biztosított a hálózat számára gravitációs tárolás formájában. Ennek leggyakoribb formája a szivattyús vízenergia-tárolás. Ekkor vizet pumpálnak felfelé egy tározóba, majd visszaengedik a turbinákon keresztül lefelé, így áramot termelnek.
Azáltal, hogy felfelé pumpálja a vizet olyankor, amikor bőséges és olcsó az áram, majd újra lefelé, amikor áramhiány van, vagy a költsége megnőtt, a szivattyúzott víz segíthet a hálózat energiaellátásában azáltal, hogy nagy mennyiségben tárolja a felesleges villamos energiát. Ennek a technológiának a legismertebb példája a Niagara-vízesés, ahol a turbinák hasznosítják a zuhanó víz hatalmas erejét. A kaliforniaiak ismerhetik a „szivattyús tárolórendszert” az Interstate 5 mellett, a Los Angelestől északra fekvő Grapevine mentén. Itt a Los Angeles-i Vízügyi és Energiaügyi Minisztérium a Castaic Lake-et használja alsó tározóként egy „szivattyús tároló” rendszerben, amely szintén magában foglalja a Piramis-tavat.
Bár a szivattyús vízenergia a gravitációs energiatárolás legszélesebb körben használt formája, léteznek más lehetőségek is. Egyes innovatív technológiákat úgy tervezték, hogy utánozzák a gravitáció működését azáltal, hogy felfüggesztik a nehéz tárgyakat, majd elengedik azokat, ezáltal energiaáramlást hoznak létre. Más hasonló technológiák közé tartozik a blokkok egymásra rakása.
Mechanikai tárolás
A mechanikus tárolás az energiatárolás másik korai formája, a lendkerekek a leggyakoribb formája. Hasonló a feltekerhető játékhoz: az energiát feltekerve tárolod, majd az energiát felszabadítod, ha hagyod, hogy a játék letekerjen. A lendkerekek még nem terjedtek el széles körben, de nagyon gyorsan képesek energiát felszabadítani, így számos alkalmazásban hasznosak.
A sűrített levegős energiatárolás a mechanikai tárolás másik formája. A sűrített levegős rendszereket nagy mennyiségű levegő kisebb tartályokba való tömörítésére használják. A sűrített levegős energiatároló rendszerek úgy működnek, hogy levegőt pumpálnak egy földalatti barlangba, így a tárolt levegő nyomása megnő. A rendszer ezután sűrített levegőt használ az elektromosság előállításához lassú vagy gyors kibocsátásban.
Termikus tárolás
Az energiatároló rendszerekben nem csak a villamos energia használható fel, hanem a hőenergia is hasznosítható. Például felfűtheti a melegvíz-tartályt éjszaka, amikor olcsó az áram, majd reggel felhasználhatja az előmelegített vizet – amikor nagy az áramigény –, hogy pénzt takarítson meg és csökkentse az elektromos rendszer terhelését. Ugyanezt lehet elérni hűtő fagyasztókkal és AC rendszerekkel.
Hidrogén előállítása üzemanyagcellákkal
Az energia tárolásának egyik módja későbbi felhasználásra az, ha azt folyékony tüzelőanyaggá, például hidrogénné alakítják. Az üzemanyagcellák a megújuló energiaforrásokat (például nap- vagy szélenergiát) olyan üzemanyaggá alakítják át, amely ipari folyamatok – akár targoncák – meghajtására is használható. A folyamat legjobb része az, hogy amikor hidrogént éget, nulla szén-dioxid-kibocsátás.
Az üzemanyagcellák és a hidrogéntechnológiák eddigi korlátozott alkalmazása ellenére az energiaiparban sokan bizakodóak, hogy ezek a technológiák nagy szerepet fognak játszani a tiszta energia jövőjének megteremtésében.
Hamarosan: Szezonális tárolás
Az egyik fejlesztés alatt álló energiatárolási technológia a szezonális energiatárolás: nagy mennyiségű villamos energia tárolása és hosszú távú tárolása. A szezonális tárolás alkalmazása forradalmasíthatja a megújuló energia elektromos hálózatba történő integrálását. Például tárolhatja a nyáron termelt többlet napenergiát, hogy segítsen kielégíteni a téli igényeket, amikor a nap nem olyan erős.
Befektetés otthoni napelemes + energiatároló rendszerbe
Az energiatárolás nemcsak a nap- és szélenergia teljes potenciáljának kiaknázásának kulcsa, hanem a tiszta energia jövőjének kulcsa is.
A Huawei Luna2000 otthoni akkumulátor megfelelő-e otthoni energiaszükségletének, minősített tanácsadóink válaszolnak minden kérdésére. Ha készen áll arra, hogy megváltoztassa otthona energiaellátását, és többet spóroljon a napenergiával, vegye fel velünk a kapcsolatot még ma ingyenes, személyre szabott árajánlatért.