Az időjárásfüggő források, különösen a napenergia által uralt energiarendszerek ellátásbiztonságának fenntartásához elengedhetetlen a villamos energia hosszú távú tárolását nagy mennyiségben lehetővé tevő megoldások alkalmazása is. A rövid, néhány órás időtávú energiatárolási igény kielégítésére már napjainkban is az akkumulátorok kínálják az egyik legjobb megoldást, míg a hosszabb távú energiatároláshoz a szivattyús energiatárolók (SZET) jelentik a leginkább kiforrott technológiát.
Az Ausztrál Nemzeti Egyetem új tanulmánya szerint pedig e két technológia egy teljesen dekarbonizált, klímasemleges globális energiarendszerben is képes kielégíteni az energiatárolási igényeket.
Jelenleg a SZET technológia adja a globális villamosenergia-ágazat energiatároló kapacitásának mintegy 95%-át. A kutatás szerint a legtöbb ország bőséges,
az előrevetített szükségletnél két nagyságrenddel nagyobb nem folyami szivattyús energiatároló potenciállal rendelkezik,
amelyek érett, alacsony költségű, csekély káros hatású, hosszú távú megoldást kínálnak.
Ez alapján a globális SZET energiatárolási potenciál hozzávetőleg 86 millió gigawattóra (GWh), ami a világ jelenlegi 3 évnyi áramtermelésének felel meg. Hogy ez milyen jelentős tároló kapacitást jelent, azt jól érzékelteti, hogy közel 2000 milliárd átlagos villanyautó akkumulátorának feleltethető meg (a potenciális tárolási időtartamot nem figyelembe véve).
Az atlaszon is megjelenített körülbelül 800 ezer zárt hurkú, vagyis nem folyóhoz telepített potenciális telephely földrajzi eloszlása viszonylag egyenletes, vagyis a legtöbb ország jelentős lehetőségekkel rendelkezik. A legtöbb régióban csak a rendelkezésre álló helyszínek néhány százalékát kell fejleszteni, ami lefelé szorítja a hosszú távú szivattyús energiatárolási költségeket.
A tartós, akár több mint 100 évig üzemképes szivattyús energiatárolókhoz ráadásul viszonylag alacsony - az akkumulátorokénál jóval kisebb - tőkeköltségek kapcsolódnak, a beruházások víz-, föld-, illetve bányászatiigénye relatív szerény, és új gátak telepítését sem teszik szükségessé.
A ma működő szivattyús energiatárolók többsége folyókon található, általában vízerőmű rendszerekkel együtt, a legtöbb potenciális új telepítési helyszín azonban a folyóktól távol található.
És ezek hogyan működnek?
A nem folyókon működő szivattyús energiatárolók két, jellemzően 1-10 négyzetkilométernyi elöntött területre kiterjedő tározót foglalnak magukba, melyeket 100-1600 méter szintkülönbség és több kilométernyi távolság választ el egymástól. A két tározó a szivattyúturbinát tartalmazó csővezetékkel van összekötve, melyen keresztül bőséges nap- és/vagy szélenergia-termelési időszakokban a vizet a magasabban elhelyezkedő tározóba pumpálják, majd szükség esetén az alacsonyabban fekvő tározóba leengedve visszanyerik a tárolt energiát.
Az ilyen rendszereknek számos jelentős előnye van a folyókra telepített hagyományos szivattyús vízenergia-tárolókhoz képest.
Nincs szükség új gátak építésére folyókon, ami jóval kisebb költségeket és környezeti terhelést jelent, minimálisra csökkentve a potenciális társadalmi ellenállás esélyét. A nem folyami szivattyús energiatárolók föld- és vízigénye általában jóval kisebb, mint a tipikus folyami vízerőműveké, és további jelentős előny, hogy előbbiek esetében tisztább, üledékmentesebb víz biztosítható a szivattyúturbinákhoz, ami csökkenti a karbantartási és felújítási igényt.
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 online elérhető, 30 méteres felbontásig zoomolható térképeken számos technikai információ tölthető le a különféle lehetséges helyszínekhez, amelyek a telepíthető kapacitás nagysága alapján is szűrhetőek. Az adatbázis minden telephely esetében tartalmazza egyebek mellett az ott megvalósítható szivattyús energiatároló beruházás típusát, kapacitását vagy éppen becsült költségosztályát is. Az atlaszban feltüntetett legjobb adottságú helyszínekhez tartozó indikatív tőkeköltségek körülbelül tizedakkorák, mint a legkevésbé kedvező lokációkon, és a legoptimistább előrejelzésekben szereplő jövőbeli 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 növelheti a rendszer működési rugalmasságát, ezáltal pedig a piaci áringadozási szélsőségeket is kisimíthatja.
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 megóvása, a felelős vízgazdálkodás érdekében a vízfelszín egy részét úszó napelemtáblákkal fednék le, amelyek a párolgást is mérséklik. A szaktárca kommunikációja szerint már az előkészítésnél is kiemelt szempont, hogy a teljes folyamat a lehető legkisebb környezetterheléssel járjon, például a gépek a fúrási pontok mindegyikét meglévő, szükség esetén megerősítendő erdei és mezőgazdasági utakon közelítették meg.
Amint azt Mátrai Károly, a MVM Csoport vezérigazgatója a Portfoliónak közelmúltban adott interjúban elmondta,
elkészült a megvalósíthatósági tanulmány, melyben a vállalat a különböző helyszíneken telepítendő 600 megawattos szivattyús tározós erőmű fizikai és pénzügyi megvalósíthatósági lehetőségeit vizsgálta. Ezzel párhuzamosan azt is megnéztük, hogy Magyarországon lehetséges-e kisebb, 5-től 100 megawattig terjedő kapacitású szivattyús tározós vízerőművek építése különböző patakokon, folyókon; ezeknek a tanulmányoknak a kiértékelése jelenleg zajlik.
A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Getty Images
