Környezetbarátabb földgázszektor, hosszú távon tárolható áram

Az előttünk álló évtizedek egyik fontos feladata lesz az időjárásalapú áramtermelésből származó villamos energia hosszú távú tárolásának megoldása. A lehetőségek egyike már hosszabb ideje úton van, de a technológia további fejlesztésre vár. Ha sikerül az áttörés, akkor csökkenhet Magyarország földgázfüggősége, környezetbarátabbá válhat az energiatermelés minden formája, ideértve a közlekedést is. A Nemzeti energia- és klímaterv hosszú távon számol a hidrogénes technológiákkal.

Hidrogén töltőállomás Kalifornia államban. Infrastruktúra kérdése Fotó: Reuters

Az időjárás alapú megújuló áramtermelés elterjedése kikényszeríti a villamos energia tárolását szolgáló megoldások fejlődését is. A zöldáram ugyanis nem feltétlenül akkor áll rendelkezésre, amikor éppen szükség van rá, a termelése általában nem szabályozható (kivételt képeznek a vízerőművek, már amennyiben nem áll fenn szélsőséges szárazság). Miután Magyarországon, az adottságoknak megfelelően a napenergia hasznosítása válik dominánssá az időjárásfüggő megújuló lehetőségek közül, viszonylag könnyen kiszámolható, hogy a nap 24 órájából melyekben várható a napelemektől áramtermelés.

Néha felesleges, máskor hiányzik

Kevésbé szerencsés viszont az, hogy a napsütéses órák nem esnek egybe a villamos energia reggeli, illetve esti csúcsfogyasztásának időszakával. Igaz, nyáron a klímaberendezések gyakorlatilag egész nap működnek, és kiváltképp éppen a déli órákban veszik fel a legtöbb áramot, ezért a melegebb napok fogyasztási görbéje kiegyenlítettebb, mint a télieké. A jelenlegi napos termelést ugyan még könnyedén felhasználjuk, ám 2040-re már 12 gigawatt beépített kapacitással, a jelenlegi csúcsterhelésnek majdnem a duplájával számol a Nemzeti energia- és klímaterv. Lényeges, hogy az áramfogyasztás stabil növekedése várható, illetve a beépített kapacitás nem jelenti azt, hogy annyi áramot garantáltan termelnek az egységek. Mégis, addigra érdemes megoldani a felesleges áram eltárolását.

A kínálatot minden pillanatban az áramfogyasztáshoz kell igazítaniuk a villamosenergia-ipari rendszerirányítóknak, Magyarországon a Mavir látja el ezt a feladatot. A rendszerirányítók segítségére vannak a könnyen szabályozható, fosszilis tüzelőt égető erőművek (közülük a legrugalmasabbak a gázerőművek), illetve néhány nagyobb kapacitású akkumulátor is. Az utóbbiak képesek arra, hogy a fel nem használt zöldáramot eltárolják későbbi felhasználásra, ám nem kifejezetten nagy mértékben, ezért jobbára a rendszer finomhangolásában segítenek. A szerepük vélhetően a jövőben is ez marad, hiszen költséges beruházásokról van szó és nem alkalmasak arra, hogy a felesleges áramot hosszabb távon, akár szezonális távlatban tárolják el.

Gázt az áramból, áramot a gázból

A jelek inkább abba az irányba mutatnak, hogy a hidrogén szerepe növekedhet meg az energiatárolásban. Ahogyan arra a Nemzeti energia- és klímaterv is kitér, a következő évtizedekben számol a kormány azzal a villamosenergia-tárolási technológiával, amellyel az áram segítségével elektrolízis útján, vízből hidrogént állítanak elő. (A víz helyett földgáz is lehet az alapanyag, ám ebben az esetben kevésbé hangsúlyos a környezet kímélése.) A folyamatot power-to-gasnek (vagyis áramból gáznak) hívják. A gázok pedig szükség esetén visszaalakíthatók villamos, illetve hőenergiává. Mivel az át- és a visszaalakítás is gyorsan végbemegy, az energia hosszú távú tárolása mellett a villamosenergia-rendszer frekvenciaszabályozására is alkalmas a technológia.

Az elektrolízis költségének döntő, kilencven százalék feletti hányadát a felhasznált villamos energia ára adja. Ebből következik, hogy a nem hasznosítható áram tárolásának már ma is az egyik legolcsóbb módja a hidrogén előállítása. Ráadásul ennek a technológiának a legkisebb az ökológiai lábnyoma a tárolási lehetőségek közül, tekintettel az áram megújuló forrására is. Mindezek miatt a hidrogén jelentős szerephez juthat a megújuló villamosenergia-termelés integrálása mellett a hazai ellátásbiztonság erősítésében, és Magyarország dekarbonizációs céljainak elérésében egyaránt.

Más kérdés a hidrogén visszaalakítása villamos energiává, amire két lehetőség kínálkozik. Az egyik szerint egyszerűen eltüzelik a gázturbinákban, illetve belsőégésű motorokban. Kihívást jelent ebben az esetben a hidrogén magas égési hőfoka, ezért gyakran a földgázhoz keverik. Világszerte ma már több tucat, részben hidrogént hasznosító turbina üzemel, de olyanok is – hívja fel a figyelmet a technológia fejlődésére a klímastratégia –, amelyeknek a hidrogén az elsődleges üzemanyaga. A dokumentum készítői ezért lehetőségként tekintenek a már meglévő gáztüzelésű erőművek turbináinak átalakítására úgy, hogy azok tisztán hidrogénnel üzemeljenek.

Fotó: Reuters

Sokrétű előnyök

Több szempontból is előnyös a zöldalapon előállított hidrogén földgázhoz keverése az erőművi hasznosításon túl. Hozzájárulhat a lakossági és az ipari igények kielégítéséhez, csökkentve a földgáz importmennyiségét. Egyszersmind a hidrogén tárolásának kérdésére is megoldást nyújt a földgázhálózatba, illetve a föld alatti gáztárolókba táplálása. Ennek műszaki lehetőségeit illetően – úgy a gázvezetékek korrózióval szembeni ellenállását, mint a végfogyasztói berendezések viselkedését tekintve – még sok a nyitott kérdés; ezeknek a vizsgálatát kísérleti projektek részeként támogatná majd a kormány. Nagy potenciálú, ám magas támogatási igényű opcióként tekintenek a területre.

Az elektrolízis megoldást kínálhat nem energetikai igények részleges kielégítésére is: elsősorban a kőolaj-finomításban, a műtrágyagyártásban és a gyógyszeriparban. Változatos energetikai és ipari felhasználása, valamint tárolhatósága révén a hidrogén kapocsként szolgálhat a villamosenergia- és a földgázszektor között. A villamosenergia-szektort a megújuló termelés integrálásában és a rendszer rugalmasságának növelé­sében, a földgázszektort pedig – zöldítése mellett – az importigény mérséklésében, és így az ellátásbiztonság erősítésében segítheti.

Sok kicsi akksi sokra megy

A szakemberek az áramtárolás egyik lehetőségeként számolnak az elektromos járművek akkumulátoraival: az ideális forgatókönyv szerint az éppen feleslegesen előállított zöldáram ezekbe vándorolhatna. Ha az autósok napközben, a munkahelyükre érve csatlakoztatják a járművüket a töltőre, akkor nagy valószínűséggel Magyarországon – akár nagy napelemparkokban, akár háztáji kiserőművekben – termelt napenergia kerül az akkumulátorba. Az éjszakai, otthoni töltés során pedig – a regionális összeköttetéseknek köszönhetően – külföldről érkező, nagyobb mennyiségű szél- vagy vízenergia hasznosulhat. A jelenlegi ütemterv szerint biztonsági okokból várhatóan a paksi atomerőmű két új blokkja és a meglévő négyfokozatos kivezetése között lesz néhány év átfedés. Mivel a nukleáris létesítmények előnyei között nem szerepel a rugalmasság, számítani lehet némi éjszakai többletre az atomreaktorokból. Ez a széndioxid-kibocsátás nélkül megtermelt árammennyiség is a járművek akkumulátoraiban köthet ki.

Üzemanyagcellák a közlekedésben

A környezetbarát, közlekedési célú felhasználás szempontjából az úgynevezett tüzelőanyag-cellák alkalmazása tűnik megoldásnak hosszú távon. Ezek az elemekhez hasonlóan elektrokémiai reakció során állítanak elő villamos energiát. A jelenlegi technológia beruházási költsége magas, hatásfoka pedig alacsony, ezért nem is terjedt el igazán a piacon. Ám az előrejelzések alapján számottevő, akár kilencvenszázalékos költségcsökkenés és jelentős hatásfok-javulás várható. A klímaterv úgy számol, hogy a magyar piacon 2025-től lesznek szélesebb körben elérhetők az üzemanyagcellás autók, buszok, kisteherautók.