Az utóbbi időszakban egyértelműen nagyobb sebességbe kapcsolt az energiatároló szegmens növekedése, és a kedvező trend a következőkben is kitarthat. A magas energiaárak felgyorsíthatják a tároló technológiák fejlesztését és terjedését.
A 20. században megalkotott hagyományos, fosszilis és nukleáris erőművek által uralt centralizált energiarendszerben a mainál jóval kisebb igény volt a nagy mennyiségű energia hosszú távú hatékony tárolására alkalmas kapacitások integrálására. Ez magyarázza e technológiák viszonylagos éretlenségét is. Az időjárásfüggő megújuló energia térnyerésével azonban egyre erősödött a kereslet az akkumulátorok és egyéb megoldások iránt. Az energiaválság pedig még jobban rávilágított arra, hogy a tároló kapacitások fejlesztése és jelentős növelése elengedhetetlen a nap- és szélenergiára alapozott energiaátmenet megvalósításához, így a pillanatnyi igényen felül termelt, a fogyasztást meghaladó megújuló energia egyre nagyobb része kerülhet tárolókba.
Az akkumulátorok vezetik a növekedést
Bár az energiatároló kapacitás bővülésének nem kell egy az egyben követnie a megújuló erőművi kapacitás növekedését, ennek mértékét figyelembe véve nyilvánvaló, hogy az akkumulátorok és egyéb energiatároló technológiák terjedésének gyorsulnia kell. Úgy tűnik, pontosan ez is történik. Így míg a koronavírus-járvány kezdetén, 2020 első hónapjaiban az energiatároló piac pandémia miatti zavaraitól lehetett tartani, ma már úgy tűnik, hogy az energiatárolás 2022 „legforróbb” piaca lehet. Sőt a 2020-as években olyan mértékben törhetnek előre a különféle energiatároló megoldások, hogy az egész évtized egyik legfontosabb trendje ez lehet az energiaszektorban.
Csak a rendszerszintű megoldásokat (vagyis például a háztartási energiatároló rendszereket nem) figyelembe véve a következő 5 évben a teljes globális energiatároló kapacitás (beleértve a szivattyús-tározós vízerőműveket, a koncentrált napenergia-tárolást és az akkumulátorokat) 56 százalékkal 270 GW fölé emelkedhet. A legnagyobb növekedés a hálózati/közmű célú akkumulátoros energiatárolóknál várható, ahol a 2020-as körülbelül 10 GW-ról 60 GW fölé emelkedhet a kapacitás. Ezzel együtt – ahogy ma – 2026-ban is a szivattyús-tározós technológia teszi majd ki a legnagyobb részt, több mint 200 GW-tal.
Ami kifejezetten az akkumulátoros energiatárolókat illeti, a 2020-as adatok szerint a mintegy 10 GW-nyi közmű célú tárolón felül 7 GW mérőóra mögötti (például háztartási) energiatároló kapacitás működött világszerte. Az év során rekord mértékben, 5 GW-tal nőtt a kapacitás, miután 2019-ben a telepítések száma egy évtized óta először nem emelkedett. 2021-ben pedig több mint kétszer akkora új elektromos energiatároló kapacitást (12 GW/28 GWh) telepítettek világszerte, mint a megelőző évben. Így a teljes piac 2021-ben megkétszereződhetett, és elérhette az 56 GWh-t, 2030-ig pedig 17-szeresére bővülhet.
Többnyire dombtetőre telepített mesterséges tavak képezik a szivattyús energiatárolás alapját. Gravitációs erő segítségével, a felpumpált víz leengedésével generátorokat hajtanak meg. Fotó: qubit.hu/Desiree Martin/AFP
Még jobban rá kell kapcsolni
Az előrejelzés szerint a folyamatot elsősorban a hálózati (mérőóra előtti, front of the meter) telepítések hajtják majd, az Egyesült Államok és Kína vezetésével. Napjainkban még nagyrészt az elektromos autók keresletének vártnál erősebb növekedése az energiatároló szektorba áramló befektetések elsődleges oka. Ez nemcsak azért van így, mert az autógyártást könnyebb átalakítani, mint az energiainfrastruktúrát, és mert a hagyományos (elsősorban gáztüzelésű) erőművek kész megoldásként képesek biztosítani a villamosenergia-rendszer rugalmasságát, hanem azért is, mert a hálózati lítiumion-akkumulátorok tárolási időtartama erősen korlátozott, inkább csak órákban mérhető, mint napokban. (Ezzel együtt az elektromos autók akkumulátorai a hálózat kiegyensúlyozásában is részt vehetnek majd, miután az autók közlekedési célú használata általában csak az idő 10 százalékára korlátozódik.)
Az utóbbi két év folyamatai ugyan biztatóak, de a klímacélok eléréséhez az akkumulátorok ennél is jóval gyorsabb terjedésére lenne szükség. A 2050-es klímasemlegesség megvalósításához a globális akkumulátoros energiatároló kapacitásnak már 2030-ig közel 600 GW-ra kellene bővülnie, azonban várhatóan mindössze a 358 GW-ot fogja elérni.
Az akkumulátorok iránti erősödő kereslet jövőbeli kielégítéséhez nélkülözhetetlen a gyártó kapacitások ütemes növelése. Ennek megfelelően az úgynevezett „gigagyár” (gigafactory) építési projektek valóságos hulláma indult el világszerte, miközben az energiatároló technológiákat fejlesztő cégekbe is ömlenek a befektetések. 2021 első 9 hónapjában ezek a vállalatok összesen 5,5 milliárd dollár kockázati tőkét vontak be, szemben az egy évvel korábbi 1,2 milliárd dollárral. A globális termelés zöme Kínában összpontosul, azonban Európa a támogató szabályozási környezetnek köszönhetően fokozatosan felzárkózik. 2030-ra a gyártó kapacitás kétharmad-egyharmad arányban közöttük oszlik majd el annak ellenére, hogy az Egyesült Államokban is gyors növekedés várható.
Akkumulátoros energiatároló Kaliforniában. Az ehhez hasonló konténertelepek jelentik a jövőt.
Fotó: world-nuclear.org
Egyelőre megingathatatlan a lítiumion-akkumulátorok uralma
A következő években várhatóan továbbra is a beváltnak mondható lítiumion-akkumulátorok dominálják majd a piacot. A boomot várhatóan nem fogja majd vissza az sem, hogy – a fotovoltaikus és a szélturbinás technológiákhoz hasonlóan – a lítiumion-akkumulátorok árát is felfelé hajtja az árupiaci áremelkedés, illetve az ellátási lánc problémái. Így 2022-ben megtörhet az évtizedes csökkenő tendencia, és kis mértékben emelkedhet az akkumulátorköltség, mielőtt 2023-ban újra visszatérne az ereszkedő ártrend. Az árak tehát nem feltétlenül csökkennek minden évben, de a 2010-től 2020-ig tapasztalt – szintén a nap- és a szélenergiáéhoz mérhető – közel 90 százalékos árcsökkenés lehetővé teszi, hogy a 2020-as évek az energiatárolás évtizede legyen.
Az akkumulátorok területén jelenleg uralkodó lítiumion-technológia említett költségcsökkenése 2023 vagy 2024 körül éri el a 100 dollár/kWh-s egységárat, ami már elég alacsony ahhoz, hogy a villanyautók ára nagyjából paritásba kerüljön a dízelüzemű és a benzines modellekével. Ez biztosan fontos mérföldkő lesz az elektromobilitás szempontjából, tovább gyorsítva a belsőégésű motorok visszaszorulását. Az azonban nem valószínű, hogy az elektromos meghajtás végső győzelmét a lítiumion-akkumulátorok fogják elhozni. A technológiának ugyanis több olyan negatív tulajdonsága van, amelyeken a fejlesztések tudnak ugyan javítani, de eltüntetni nem tudják őket. Ilyen a korlátozott kapacitás, az idővel romló teljesítmény, a túlhevülési hajlam vagy a sérülés esetén előálló tűzveszélyesség.
Fókuszban az innováció
Nem véletlen, hogy az elektromos autók gyártói jelentős összegeket költenek innovációra, akár startupokkal együttműködve például a villanyautók hatótávolságának növelése célját szem előtt tartva. Az alternatív, reménybeli következő generációs technológiák között kitüntetett pozíciót foglal el a szilárdtest-akkumulátor, amely nagyobb energiasűrűséget ígér, vagyis egységnyi méret mellett többször annyi energia tárolására lehet alkalmas, mint a jelenlegi lítiumion-akkumulátorok, hosszabb élettartam és rövidebb töltési idő mellett. A hétköznapi életben azonban nem holnap fogunk találkozni a szilárdtest-akkumulátorokkal, melyek piacérett állapotának elérésére még várni kell a 2020-as évtized közepéig, második feléig.
A jelenben és a közeljövőben a lítiumion-akkumulátorok tarolják a piacot, de van egy-két ígéretes alternatív technológia, melyeknek idővel jobbak lehetnek a paramétereik.
A lítiumion-akkumulátorok esetében problémás lehet a következő évtizedekben megsokszorozódó globális lítiumigény kielégítése is, ezért a lítiumakkumulátorokban való helyettesíthetősége szintén kutatások tárgyát képezi. Ezek szerint ilyen anyag lehet a lítiumnál jóval bőségesebben rendelkezésre álló kalcium. Az energiatárolók széles körű elterjedését a technológiai kihívások vagy a nyersanyaghiány mellett más akadályok is nehezítik. Ilyen például a teljes életciklus fenntarthatóságát garantáló szabályrendszer megalkotásának szükségessége. A téma máris érdekkonfliktust okoz a jelentős távol-keleti eredetű gyártókapacitásnak otthont adó Európai Unióban, miközben a közösség egyre ambiciózusabb globális akkumulátorgyártó-nagyhatalmi terveket dédelget.
Ahogy a megújulók aránya tovább nő, a hagyományos erőműveké pedig csökken, az akár több hónapos energiatárolást lehetővé tevő technológiák alkalmazása is egyre inkább szükségessé válik. Az energiapiacokon kialakult helyzet a hosszabb idejű tárolásra képes technológiák fejlődésének is lökést adhat, felgyorsítva a klímapolitikai intézkedésekkel támogatott folyamatot, de a tisztaenergia-technológiák meredeken erősödő kereslete miatt előálló nyersanyaghiány szintén az alternatív megoldások fejlesztése felé mutat. Az ígéretes hosszú távú energiatárolási megoldások közé tartozik például a gravitációs energiatárolás (például a szivattyús-tározós vízerőművek vagy az óceánakkumulátorok, a koncentrált napenergia-tárolás, a zöldhidrogén, a kriogén (alacsony hőmérsékletű folyadék halmazállapotú levegőt vagy más anyagot alkalmazó) energiatárolás, vagy az egyelőre csak koncepció szintjén létező kvantumakkumulátor.
Forrás: greendex.hu
