Akkumulátoros áramtárolás Németországban

A Bigbattery projekt adatai alapján Németországban (Lausitz) a LEAG cég Schwarze Pumpe barnaszéntüzelésű erőművének hűtőtornya szomszédságában épül Európa eddigi legnagyobb lítium-ionos akkumulátortelepe. Csúcs teljesítménye 50 MW, energiatárolási kapacitása 53 MWh. Tehát durván egy órán keresztül képes 50 MW teljesítményt szolgáltatni. Beruházási költsége 25 millió euró. Az akkumulátorok 13 szállítható konténerben nyertek elhelyezést, további 13 konténerben az egyen/váltóáramú átalakító elektronikus egységei (konverterek) kaptak helyet. Egy blokktraszformátoron keresztül csatlakozik az állomás a 110 kV-os hálózatra.

           1. ábra. Egy akkumulátoros konténer beemelése

Az említetteken kívül természetesen az állomás egy kis vezénylővel (távfelügyelettel), kapcsolóállomással és tűzvédelmi egységgel is rendelkezik. 2020 nyarán tervezik üzembehelyezni.

              2. ábra. Az állomás telephelye és a konténeren belül folyó szerelés

             3. ábra Képet alkothatunk a monumentális építkezésről

Minthogy energiatárolásról van szó, érdemes egy összehasonlítást végezni a másik, már nagy történelmi múlttal rendelkező megoldással. Nagy mennyiségű energia tárolására a szivattyús tározós vízerőműveket alkalmazzák, elsősorban napos ciklusú tárolásra. Éjszaka, az olcsón vételezett árammal vizet szivattyúznak a hegy tetején kialakított felső víztározóba (szivattyús üzem), és nappal a fogyasztói csúcsidőszakban a vizet leejtik a vízgép turbinás üzeme mellett, és a termelt áramot kedvező felárral értékesítik. Németországban jelenleg 30 nagyobb tározós erőmű üzemel összesen 45 GWh energiatárolási kapacitással, és 7 GW névleges teljesítőképességgel. Ezek közül a legnagyobb a Goldisthal szivattyús tározós vízerőmű, amely 1060 MW-os és 8480 MWh tárolási kapacitással rendelkezik. Utóbbi adat a 3. ábrán látható felső víztározó nagyságától (a maximálisan tárózható vízmennyiségtől függ). Ez azt jelenti, hogy teljes feltöltés után 8 órán keresztül 1060 MW teljesítményt képes szolgáltatni. Tárolókapacitása tehát 160-szor nagyobb, mint a BigBattery-é. Beruházási költsége 620 millió euró volt.

          4. ábra. A Goldisthal szivattyús tározós vízerőmű felső víztározója

Az ismertetett adatok alapján a BigBattery Lausitz fajlagos beruházási költsége 472 euró/kWh, a Goldisthalé 73 euró/kWh, azaz közel hat és félszer kisebb. Utóbbi élettartama garantáltan 80-100 év, az akkumulátoros telep élettartamára még nincsen elég tapasztalat, de biztosan sokkal kevesebb. A hatásfokuk közel azonos (80 %). Szükséges megjegyezni, hogy az energiaellátás dekarbonizálásához szükséges hatalmas energiatárolásra a két megoldás egyike sem alkalmas. A technika mai állásánál csupán színesíthetik a Power to Gas (ugyancsak nem kiforrott) technológiát.

Hogy mennyire kaotikussá vált Németországban az áramtermelés az Energiewende következtében, a Goldisthal vízerőmű jelenlegi helyzetéből is megítélhető. A szélerőművek jelenlegi nagy kiépítettsége mellett, ha a déli csúcsterhelési időszakokban erős a széljárás, akkor nincsen szükség e legkorszerűbb és legnagyobb tározós vízerőmű áramára sem. Ha nem tud napról-napra áramot értékesíteni, akkor előbb-utóbb veszteségessé válik. Ez következett be, és a külföldi (svéd) tulajdonos az erőmű leállítását fontolgatja. Nem is olyan régen a szivattyús tározós vízerőművek építése a legbiztonságosabb befektetésnek bizonyult.

A témánál maradva érdemes még szót ejteni az energiatermelés rugalmasságáról, közelebbről az üzemzavari frekvenciatartásról. Ugyanis e szempontból az akkumulátoros tárolók kedvező tulajdonságokkal rendelkeznek. Egy frekvenciacsökkenéssel járó üzemzavar (pl. egy erőművi blokk kiesése) esetén az első másodpercek (kb. 30 szekundum) a kritikusak, ugyanis ekkor a hagyományos erőművekben üzemelő turbina-generátor gépcsoportok forgó tömegeinek mozgási energiája (lassulás) pótolja csak a hiányzó energiát. Ezt viszont jól kiegészíthetik az akkumulátorok kisütési energiája, amint a 4. ábra szemlélteti (szürke mező). Majd az első percekben a turbinák primer szabályozóinak (fordulatszám szabályozók) automatikus működése következtében minden egység arányosan növeli a teljesítményét (nyitnak a gőzbeömlő szabályozó szelepek), ami természetesen csak meghatározott sebességgel valósulhat meg (sötétkék mező).

5. ábra. Üzemzavari állapotban a teljesítményszabályozási funkciók

Ezt követik majd a már szándékos, un. szekunder beavatkozások (szekunder szabályozás), ami mintegy 15 percen belül valósul meg (kellő forgótartalék esetén). Ekkorra a rendszer stabilizálódik a névleges frekvencia beállásával.  De ezzel nem fejeződik be az átmeneti folyamat, minthogy a rendszerszintű optimális állapot visszaállításához korrigálni kell egyes erőművek teljesítményét a gazdaságos terheléselosztás biztosításához (tercier szabályozás). Ez az ábra szerint mintegy 60 percen belül bekövetkezhet. Mindezek közben rendkívül fontos, hogy az egyes blokkok teljesítményváltozási sebességei nem léphetik túl a gyártóművi megengedett értékeket (amelyek elsősorban a kazánokra és a turbinákra vonatkoznak).

Mit tudnak mindezekről a dekarbonizálók, akik a klímavédelem célkitűzése szerint ki akarják iktatni a hagyományos erőműveket. Mindent elintéznek azzal, hogy majd a megújuló erőművek! A tisztán megújuló forrásokra épülő energiaellátás viszont csak hatalmas megújuló erőművi kapacitással, és hasonlóan hatalmas energiatárolási kapacitással lenne megvalósítható. Olyannyira, hogy irreálisnak tekinthető („illúzió”). Ebben a dimenzióban a BigBattery csupán egy piciny játékszer.

De ha már itt tartunk, érdemes szót ejteni a most megtartott davosi Világgazdasági Fórumról. A zárónapon a világ legbefolyásosabb gazdasági vezetői szólaltak fel. Christine Lagarde, az Európai Központi Bank elnöke úgy gondolja, hogy nagyobb erőfeszítéseket kell tenni a zöld technológiákba való befektetések támogatására, emellett az adózást és a szabályozást is úgy célszerű módosítani, hogy a cégek a karbonsemlegesség, vagyis a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése, majd megszüntetése felé mozduljanak. Véleménye szerint mindez az erősebb növekedéshez, egészségesebb világgazdasághoz vezet.

Az amerikai pénzügyminiszter szerint a zöldtechnológiáknál viszont fontosabbak az olcsó energiaforrások a növekedés szempontjából. Megismételte azt az utóbbi időben gyakran hangoztatott és szinte mindenki más által vitatott amerikai véleményt, miszerint nem kiszámíthatók a következő harminc év klímaváltozásai, emellett a következő tíz-húsz évben az olcsó energiaforrások nélkül nem lenne gazdasági növekedés.

Két ellentétes álláspont! Mi energetikai szakemberek tisztán látjuk, hogy az európai út téves, gazdasági zsákutcába vezet. Mire egy új európai elit (?) ezt kénytelen lesz felismerni és a tévútról visszafordulni, Európa lemaradása valószínűleg már behozhatatlan lesz. Ez a valódi veszély, szemben a klímaváltozással.

Ébredj Európa!

2020.01.30.
Dr. Petz Ernő
címzetes egyetemi tanár