Ipari hőtárolás: egy pofonegyszerű megoldás a megújuló energia problémáira

Az elektromos autók nem a problémát, hanem a megoldást jelenthetik a hálózat egyensúlyának fenntartása során, vélik néhányan. Ennek analógiájára mondhatnánk, hogy az ipar, és annak jellegzetes működése még nagyobb segítséget jelenthet a váltakozó termelésű (intermittens) megújulók integrációjában. Pedig első pillantásra ez lehetetlennek tűnik, hiszen a gyárak 0-24 órában igénylik az energiaellátást, miközben a nap- és a szélerőművek nem képesek a folyamatos termelésre. Ez az ellentmondás azonban csak látszólagos, ami gyorsan nyilvánvalóvá válik, ha alaposabban szemügyre vesszük a kérdést.

Amikor az energiaágazat kibocsátásáról beszélünk, általában a villamos energiára gondolunk, ez az ágazat azonban csak a fosszilis tüzelőanyagok kibocsátásának alig egyharmadát teszi ki, miközben a fosszilis tüzelőanyagok közvetlen elégetése, amelyet ipari folyamatok működtetésére és épületek fűtésére használnak, hasonló kibocsátási profillal rendelkezik.

Az egyik legnagyobb lehetőség a CO2-kibocsátások csökkentésére az ipari ágazatban kínálkozik, amely a globális kibocsátások legnagyobb forrása. Az ipari folyamatokat – például az acélgyártást és a vegyipart – működtető hő az ipari energiaigény kétharmadáért és az ipari kibocsátások többségéért felelős.

Klikk a nagyobb képért.

Az ipari hő megújuló villamos energiával történő kiváltása nemcsak a kibocsátás csökkenését eredményezi, hanem az egyik legnagyobb és legjobban kihasználható lehetőséget is jelenti a nap- és szélenergia számára.

Az iparnak rengeteg hőre van tehát szüksége, ami hatalmas piacot jelent a megújuló energia számára, ehhez azonban alacsony árakra és folyamatos rendelkezésre állásra van szükség. Bár technológiai szempontból könnyen megvalósítható, az ipari hőtermelés villamosítása eddig ritkán volt gazdaságos: a hálózati villamos energia ipari hőtermelésre történő felhasználása jóval drágább, mint a földgáz helyben történő elégetése. A megújuló energiaforrásokkal történő termelés csúcsidőszakában fellépő alacsony áramárak ugyanakkor lehetővé teszik, hogy a villamosított hőszolgáltatás a fosszilis tüzelőanyagok költségeit alulmúlja, de csak az idő egy kis részében. A hagyományos energiatárolási technológiák, mint például a lítium-ion akkumulátorok, kétségtelenül képesek kiegyenlíteni ezt a változékonyságot, de ezek olyan költségeket okoznak, amelyek nagyrészt semmissé teszik az olcsó megújuló villamos energiából származó előnyöket.

Az iparnak azonban van egy kulcsfontosságú előnye, amely felszabadítja a megújuló energiaforrásokban rejlő lehetőségeket: az ipari energiafelhasználás nagy része hő formájában történik. Ahelyett, hogy a villamos energiát tárolnánk, majd hővé alakítanánk, a villamos energiát azonnal hővé alakíthatjuk, majd ezt a hőt olcsó, könnyen skálázható pufferben tárolhatjuk. Ebben a megközelítésben az alacsony költségű villamos energiát egy hőtároló több száz vagy ezer fokra történő felmelegítésére használjuk, amely órákig, napokig, vagy hetekig képes tárolni ezt a hőt, majd igény szerint leadni azt.

A hőtárolók radikálisan egyszerű megközelítést jelentenek az energiatárolás terén, megkerülve a drága és szűkös nyersanyagokra való támaszkodást az olyan bőségesen rendelkezésre álló és alacsony költségű anyagok segítségével, mint a homok vagy a kohósalak. A hőtárolók segítségével világszerte egyre több ipari üzem áll át megújuló energiára. Néhányukról mi is beszámoltunk, mint például a Frito-Lay hollandiai gyáráról, ahol egy kohósalakot alkalmazó hőtároló segítségével fogják kiváltani a gázkazánokat a chipsek sütése során.

Salakban tárolja a zöldenergiát egy német cég, egy chipsgyártó már le is csapott a technológiára

Korábban már arról is írtunk, hogy a megújulók túlméretezésével csökkenthető a tárolási igény, és így a villamos energia rendszerszintű költségei alacsonyabbak lehetnek, mintha fosszilis energiahordozókat használnánk. Adódik azonban a kérdés, hogy mi lesz a szükségképpen jelentkező túltermeléssel? Erre jelentkezhet be az ipar, pontosabban azok az ipari folyamatok, amelyek ma még fosszilis alapú hőenergiát igényelnek. Ez a váltás mindkét félnek előnyös lehet, mivel a nap- és szélerőművek így biztos felvevőpiachoz, a gyárak pedig olcsó és tiszta energiához juthatnak. Mindennek a kulcsa, az alacsony költségű és könnyen skálázható hőtárolás, ami tulajdonképpen egy faék egyszerűségű, évezredek óta alkalmazott technológia.

Optimális esetben a termikus akkumulátorokkal rendelkező ipari parkok, illetve a nap-és a szélerőművek egymás közelében helyezkednek el, így elkerülhető, hogy nagyobb léptékű, költséges és hosszadalmas hálózatfejlesztésre legyen szükség, vagy ha úgy nézzük: a meglévő infrastruktúra sokkal gyorsabban és sokkal nagyobb mennyiségű megújuló energiát képes integrálni ipari hőtárolással, mint anélkül.

Forró homokban tárolná a naperőmű termelését egy élelmiszeripari cég

A fejlesztők és a finanszírozók számára is előnyös a technológia alkalmazása, mert a termikus akkumulátorok megbízható, hosszú távú keresletet biztosítanak az energiára, miközben lerövidítik a hálózati csatlakozás engedélyezési idejét, és csökkentik a szabályozás változásaiból eredő kockázatokat. Ezek a tényezők együttesen olcsóbb finanszírozási lehetőségeket teremtenek, ami tovább csökkentheti a megújuló energia költségeit.

Ahogyan a nap- és szélenergia egyre inkább telíti az olyan piacokat, mint Kalifornia vagy Hollandia, kezdjük látni a megújuló energiaforrások túltermelésének problémáit, ami az áramárak összeomlását okozza, amint a termelés megközelíti vagy meghaladja a keresletet. Az ipar hőigénye azonban enyhítheti a túltermelés problémáit azáltal, hogy a termelési csúcsok idején támaszt robusztus keresletet.

Ahogy gazdaságunk egyre nagyobb része villamosításra kerül, ki kell használnunk a szél- és napenergia előnyeit – nevezetesen azt, hogy képesek rendkívül alacsony költségű energiát termelni, amikor süt a nap vagy fúj a szél -, hogy költséghatékonyan dekarbonizáljuk a gazdaságunkat. Ezáltal lehetőségünk nyílik arra, hogy megkerüljük a megújuló energiaforrások növekedésének legnagyobb akadályait: a negatívba forduló áramárakat és a hálózati kapacitások szűkösségét. Ugyanakkor az iparban a termikus akkumulátorok jelentik a kulcsot ahhoz, hogy a szektor kibocsátása drasztikus mértékben csökkenjen.

Történelmi lehetőség: így érhető el a 100% megújuló energia Tony Seba szerint

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.