e-villamos online szaklap

Az energiatárolás fontossága

| | |  2 | |

Ma már jóformán minden nap arról hallunk és olvasunk, hogy milyen fontos kérdéssé vált az: energia (hő és villamos) előállítása – miből, hogyan, mennyiért és mennyire szennyezi a környezetet már a kitermelés (például a tenger alatti csővezeték törése, és a felhasználás területén például az üvegházhatású gázok kibocsátása) során; a megtermelt hő- és villamos energiát mennyire hatékonyan, gazdaságosan tudjuk felhasználni; a fogyó és egyre dráguló hagyományos energiahordozókat hogyan, milyen ütemben tudják pótolni, kiváltani a megújuló energiaforrások.

Magyarország földrajzi adottságai és a részben elhibázott politikai döntések miatt nagyon csekély a vízenergia hasznosítása, és nincs szivattyús energiatározónk (SZET), várhatóan a közeljövõben nem is fog épülni. Ez azt jelenti, hogy nincs kiegyenlítõ energiaforrásunk, ami a változó teljesítményû (szél és nap) megújulókhoz feltétlenül szükséges.

Hogyan lehet viszonylag rövid távon ezt a problémát feloldani?
A megújuló energiaforrások használata – a másutt is részben meglévõ akadályok ellenére - rendkívül nagymértékben terjed az egész világon. Sok pénzt és munkát fektetnek az új és újabb gépek, módszerek kutatására és fejlesztésére. Új iparágak alakultak és alakulnak világszerte, új munkahelyeket is teremtve, és szolgálva környezetünk védelmét. Terjedelmi korlátok miatt ezek részletesebb elemzésére most nincs mód, de hazánk helyzetét és a megújulókkal kapcsolatos álláspontok bemutatását – kritikáját – meg kell fogalmaznunk ahhoz, hogy változzon a jelenleg még sok helyen uralkodó szemlélet.     

Hazánk energetikai helyzete pár mondatban
Fogyasztási igényeinkhez viszonyítva nagyon kicsi a hazai fosszilis energiahordozó-készletünk. Nagy az importfüggõségünk, és ennek kapcsán az ellátás több kockázatot és egyre magasabb árakat jelent.
Ma már kimondható, hogy elhibázott volt az 1995. év végi villamos energetikai privatizáció, különösen az elosztóhálózatok területén. Aránytalanul magas a fogyasztói kWh ára és a hálózatokat üzemeltetõ külföldi tulajdonban lévõ cégek nyeresége, melynek nagy része nem itthon hasznosul. Megkérdõjelezhetõ az áramkereskedõ cégek nagy számának és profitjának szükségessége is.
A megújuló energiaforrások tekintetében viszont – többek szerint – nagyhatalom vagyunk, de kihasználtságuk területén hátul kullogunk. Rendkívül nagy hiba volt egy mérlegkörbe sorolni a megújulókat és a földgázt felhasználó gázturbinás – gázmotoros erõmûveket. Ennek kapcsán a Kötelezõ Átvételi Támogatás (KÁT) viszonylag nagy költségeit még a szakmailag hozzáértõk, de a megújulókat ellenzõ lobbihoz tartozók is a megújulók terhére írták, és következésképpen azokat okolták az áramár emelkedéséért. Ezzel eredményes, de hamis propagandát terjesztettek.
A megújulók terjedését akadályozó tényezõk helyzetét jól tükrözte a 2010. július 8-án, Budapesten tartott Szélenergia Konferencia, a „Meeting the climate and energy challenges: barriers to wind development in Hungary” Összejövetel – tárgyalás a klíma és az energetikai kihívások témakörében: a szélenergia-fejlõdés akadályai Magyarországon. A konferenciát az EWEA, az Európai Szélenergia Társaság koordinálta és a Magyar Szélenergia Társaság szervezte. A téma iránt részletesen érdeklõdõknek ajánlom az elõadások áttekintését a szervezõ honlapján.
Fõtémánkra visszatérve, a fentiekre jó megoldást kínál a magas hatásfokú és gyors reagálású energiatárolók beépítése a szél- és naperõmûvek mellé vagy a fogyasztókhoz közel, amellyel minõségibb áramszolgáltatás is biztosítható.
Jelen cikk szerzõje 2008 júniusában a MAVIR megrendelésére készített egy átfogó tanulmányt, melyben 16-féle energiatárolási rendszert ismertetett. Az alábbiakban ezek közül a célnak legjobban megfelelõ Vanáduim Redox Battery (VRB) elektrokémiai energiatárolási rendszert ismertetjük.

Vanádium: a periódusos rendszer 23. eleme, ezüstös, átmeneti fém, melynek vegyértékû elektronjai több elektronhéjon helyezkednek el. Normál esetben a vanádiumatomban 23 proton, 23 elektron és 28 neutron van.


1. ábra A vanádium atomjának szerkezete

Az energiatárolás a vanádium különbözõ ionos formáinak redukálásán és oxidálásán alapul. A vanádiumrészecskéket hígított kénsavban feloldva, azok az elektronok befogadására és leadására képesek.

2. ábra A VRB-rendszer felépítése és a töltés-kisütés vázlata



A VRB-ESS rendszer a 2. ábra alapján is látható 3 fõbb elembõl épül fel, és tartozik még hozzá egy komplett irányítástechnikai rendszer. Az egésznek a lelke a PEM (Proton Cserélõs Membrán) reverzibilis tüzelõanyag-cella köteg(ek). A vanádiumrészecskéket tartalmazó kénsavas folyadék képezi az elektrolitot mind pozitív, mind negatív oldalon. Két keringtetõ szivattyú hajtja át az elektrolitot a tüzelõanyag-cellakötegeken.

Töltési folyamat
Az egyenáram elektronokat juttat a vanádium elektronhéjaira, az extra elektronok a vízbõl és a savból protonokat (hidrogénatomokat) hajtanak a membránon keresztül az alacsonyabb feszültségû oldalra.

Kisütési folyamat
A protonok a membránon keresztül visszakerülnek, és mozgásuk kis változást okoz a töltési állapotban, amit a vanádium elektronhéjain lévõ elektronok mozgása kompenzál, és ezt az elektronmozgást fogjuk fel egyenáramként. Tehát töltésnél elektronok áramlanak az akkuba, és a protonok áramlása egyenlít, kisütésnél a protonok visszaáramlása elektronokat juttat a hálózatba. A fenti – talán egyszerûnek tûnõ – folyamatot a komplett ipari termék megjelenéséhez több mint 40 szabadalom felhasználásával sikerült megvalósítani. Kanadában – Vancouverben – a labor és kisüzemi gyártások után 2006-2007-ben a VRB Power System Incorporated cég egy nagy gyárat épített a sorozatgyártás beindítására.

3. ábra Két valós és mért példa az egyedi és a több gépbõl álló szélpark változó teljesítményének kisimítására



A 3. ábrán a szélerõmû(vek) ingadozó teljesítményének VRB energiatároló alkalmazásával történõ kisimítását mutatjuk be, ezzel könnyebbé válik a hálózatra kapcsolás engedélyezése és annak biztosítása, hogy ha a hálózatnak nem kell a szélenergia, de fúj a szél, akkor nem kell leállítani a termelést, hanem be lehet tárolni az energiát, és például csúcsigény esetén jobb áron lehet értékesíteni.


4. ábra 5 kW-os konténeres megoldás
5. ábra Integrált tárolás, meddõ teljesítmény-szolgáltatással nagy off shore szélfarmokhoz
A bal oldali ábra egy 5 kW teljesítményû, 1,5-2 órás tárolási idõtartamú konténeres változatot mutat be, a jobb oldali pedig egy komplett rendszert, ami természetesen nem csak off shore szélparkokhoz alkalmazható.

Mit tud ez a VRB-rendszer?
-    Teljesítmény 5 kW-tól 10 MW-ig a tüzelõanyag-cellakötegek többszörözésével lehetséges.
-    Egy adott teljesítmény betárolásának idõtartama 2 órától 24 óráig (de ennél hosszabb idõtartam is megoldható) az elektrolit mennyiségének növelésével lehetséges.
-    A tárolás hatásfoka vezetéktõl vezetékig 70-75%, önkisülése gyakorlatilag 0.
-    Élettartama a szivattyúk esetében 5-7 év, a tüzelõanyag-cellakötegeké használati ciklusszámtól függõen 12-15 év, az elektrolité végtelen, az ugyanis soha nem használódik el. Ez annyit jelent, hogy a szivattyú és a tüzelõanyag-cellaköteg cseréjével akár 50 évre is tervezhetõ a rendszer élettartama.
-    Rendkívül gyors a reagálási ideje (egy msec alatt), így szükségáramforrásként is használható.
-    Mind wattos, mind meddõ VAR-os teljesítményt tud visszaadni a hálózatba.
-    Környezetbarát megoldás, 10-40 °C-on üzemel.
-    Alkalmazásával ki lehet simítani a szél- és naperõmûvek teljesítményingadozását, megkönnyítve ezzel a hálózatra kapcsolásuk engedélyezését.
-    Az elosztóhálózatok feszültség- és frekvenciastabilitását könnyû ezzel biztosítani, így a fogyasztók részére minõségi energiaszolgáltatást biztosíthatunk.
-    Fogyasztói igény növekedése esetén a hálózatbõvítés is megtakarítható.
-    Szigetüzemû szél- és napcellás egységeknél általa folyamatos energiaszolgáltatás lehetséges.
-    A beruházás megtérülési ideje alkalmazási céltól, körülményektõl függõen 2-9 év között változhat, ami az energiaiparban rendkívül jónak mondható.

Hozzászólások

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.


| 2010. nov. 25.

A gázmotoros rendszerek kedvezményezésének elsődleges haszonélvezői a gázmotor gyártók, a földgáz termelők és kereskedők, valamint a villamos elosztóhálózat tulajdonosai. Ha ezen szereplők között átfedések is vannak, érthető érdekérvényesítő erejük a döntéshozókkal szemben. A napelemes erőművekkel előállított villamos energia átvételi ára számos országban 3-4-szerese az eladási árnak, míg nálunk 0.8-szerese. Így az erőművek megtérülési ideje elérheti a 15-20 évet is. Ez visszafogja a beruházási kedvet. find best replica watches in online for sale


| 2010. nov. 24.

Egy 10 MW teljesítményű VRB-rendszerben 8 órás betároláshoz mennyi kénsavat kell tárolni-használni?

Facebook-hozzászólásmodul