Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     



 


          

            

                      

  

 


Energia tároló erőmű Nyomtatás E-mail

A magyar villamos energia rendszer évek óta rendszerszabályozási gondokkal küzd. Az egyik legsúlyosabb gond, hogy éjszaka nincs akkora kereslet, mint amennyit a folyamatos üzemre tervezett alaperőművek termelnek (lásd 1. ábra). Az alaperőműveknél – elsősorban az atomerőmű estében – a nem folyamatos üzem jelentős költségeket okozhat, csökkentve a berendezések élettartamát.



1. ábra
: Jellemző napi terhelési görbe nyári munkanapra (2006.)

 

Rendszerszinten az alacsony éjszakai fogyasztás mellett a másik nagy probléma a napi csúcsigények kielégítése a megfelelő biztonsági tartalékok fenntartásával. A 2. ábrán megfigyelhető, hogy a 2006-os évben a magyar villamosenergia-rendszer csúcsidei bruttó tartaléka több esetben is elmaradt a szolgáltatás biztonságához előírt tartaléktól.

 

 


2. ábra
: Csúcsidei bruttó tartalék (2006.)

 

A fenti okok alapján, rendszerszinten indokolt a villamos energia tárolásának megoldása, a tárolókapacitások létesítésével összefüggő projektfejlesztések támogatása. Az energia- tárolókapacitás létesítését szükségessé teszi az elmúlt években épített kogenerációs erőművek által termelt áram-, ill. a menetrendtartást biztosítani nehezen tudó, és ugyancsak kötelező átvétel alá eső, részben megépült, ill. középtávon megépülő, összesen 740 MW teljesítményű szélerőmű kapacitás is.

 

A rendszer stabilitása szempontjából a szél időszakos jelenléte komoly problémák forrása. Energiatároló kapacitás létesítésével ez a probléma kezelhető, alkalmazása ui. elősegíti a menetrendtartást, lehetővé téve ily módon, hogy a szélerőművek megfelelő alternatívát képezzenek a hagyományos, alap- és csúcserőművekkel szemben.

 

Egy az ország bármely pontján létesíteni tervezett szélerőmű park által az alacsony villamos energia szükséglet idején megtermelt villamos áram egy részének kb. 3-6 órán keresztül történő betárolása, és a tárolt energiának a nappali csúcs időszakban történő felhasználása az adott szélerőmű park vonatkozásában segít a villamos rendszer szabályozási gondjain, mert a tároló a betárolás idején fogyasztóként üzemel.

 

E szabályozási gondok kezelésére, tapasztalatok - pl. a szélerőművek rendszerszintű alkalmazhatóságának javítása a menetrend tartás javítása révén - gyűjtésére már egy kísérleti üzem (pilot plant) méretű energia tározó megépítése is lehetőséget biztosít. Egy, pl. 1 MW (nettó) kimeneti teljesítményű, 6 óra üzemelési idejű energia tározóval 6 MWh energiát lehet tárolni mélyvölgy és kis kereslet idején és megítélésem szerint egy ilyen mintaerőmű beruházási - működési tapasztalatai az országos villamosenergia-rendszerben alkalmazhatók lennének.

 

A villamos energia tárolására alkalmazható különböző energia tárolási technológiák közül Magyarország geológiai adottságait és a várható társadalmi támogatottságot is figyelembe véve 2 (kettő) alternatíva jöhet számításba, a

-          A vízbontás elvét alkalmazó hidrogén (H2) technológia, vagy

-          Egyéb kémiai eljárást előirányzó vegyi tárolás.  

 

1.) A vízbontás elvét alkalmazó hidrogén technológia alkalmazása terén a Norsk-Hydro / Norvégia végzett úttörő munkát. A hidrogén (H2) tároló erőmű gondolata meglehetősen új, a világban erőműví méretben nincs is rá példa. Alkalmazása esetén a tároló erőmű a vételezett villamos energiát vízbontással hidrogén előállítására használja. A termelt hidrogént 50 bar nyomáson tárolja, majd gázturbinában felhasználva a termelt villamos energiát a rendszerbe csúcsidőszakban visszatáplálja.

 

A hidrogén (H2) tároló erőmű technológia alkalmazásával a villamosenergia-rendszer szolgáltatási biztonsága nő, és segíti a megújuló energiaforrások rendszerszintű alkalmazhatóságát is. A Norsk Hydro kivitelezésében már működik olyan kísérleti erőmű (Utsira/Norvégia), ahol a szélerőművek ingadozó termelését hidrogéngyártással simítják ki az igényeknek megfelelően, és a hidrogénüzemű gázmotor gyártónak is van már hasonló referenciája (lásd 3. ábra).

 


3. ábra:
Hidrogén alapú gázmotoros, villamos energia- és ivóvízelőállító-rendszer

 

Az alkalmazott technológia gyenge pontja, hogy a jelenleg energetikai méretekben gyártott, referenciával rendelkező gázmotorok tisztán hidrogéntüzelésre nem alkalmasak, csak 15-20 térfogat % földgázzal bekeverve képesek hasznosítani a hidrogént. Alkalmazásuk esetén a hidrogén égésekor csak csekély mértékű nitrogén-oxid (kevesebb, mint földgáztüzelés esetén) és vízgőz keletkezik, ami nem szennyezi a környezetet, sőt visszakerülve a föld természetes vízkörforgásába újra felhasználható hidrogén előállítására.

 

2.) Egyéb kémiai eljárást előirányzó vegyi tárolás esetén a megépülő energiatároló erőmű különféle kémiai eljárásokat alkalmazó akkumulátorokból álló energiatároló rendszer a szélerőmű parkból, vagy a hálózatról vételez villamos energiát az alacsony villamos energia szükséglet idején, és azt vegyi energia formájában tárolja, majd valamilyen kémiai elem, pl. vanádium, foszfor alapú regeneratív tüzelőanyag-cella segítségével oxidációs és redukciós folyamatban visszaalakítja villamos energiává.

 

A rendszer felépítését a 4. ábra mutatja. Ez az elektronátadási folyamat hozza létre a villamos áramot, melyet az elektródák gyűjtenek össze és adják ki. Természetesen töltési periódusban a folyamat fordítva játszódik le az alábbiak szerint:




4. ábra: Kémiai eljárás felépítése

 

Ilyen, és ehhez hasonló rendszerek, mint amilyen pl. a VRB, vagy az Xtreme Power által gyártott energiatárolók már erőműví méretekben is elérhetők (1-10 MW),. Az erőműví rendszer méretezésekor a tüzelőanyag-cella mérete határozza meg a felvett, ill. leadható villamos teljesítményt, míg az elektrolit tartály mérete a tárolókapacitást.

 

A két technológiát összehasonlítva a következők mondhatók:

 

a.) A vizsgált technológiák lényegileg megegyeznek a villamos házi üzem és elszámolási mérőrendszer vonatkozásában, hiszen mindkét esetben a beépítendő tározó erőművek kábeles csatlakozású transzformátoron keresztül táplálnak a szélerőmű park 20 kV-os gyűjtősínjére.

 

b.) Míg a hidrogéntároló erőmű technológiája meglehetősen új, a más kémiai eljáráson alapuló vegyi technológiát több szélerőmű park esetében alkalmazták már. 

 

c.) Mindkét energiatárolási technológia alapvetően környezetbarát, de a hidrogén technológia esetében a gázturbina működtetése miatt gondoskodni kell földgáz hozzávezetésről.

 

d.) A hidrogén tároló erőmű energetikai hatásfoka kb. 30-35%, az egyéb kémiai eljárást előirányzó vegyi tárolás technológiáé 65-70%, azaz mintegy kétszerese a hidrogén technológiáénak.

 

e.) Az indítási és terhelésváltoztatási idők rövidebbek a kémiai eljáráson alapuló technológia esetében, azaz a menetrendtől eltérés „kisimítása”, a menetrend tartás a kanadai technológia alkalmazása esetén jobb hatásfokú, mint a hidrogén technológia esetében.   

 

Figyelembe véve a fentieket egy ilyen technológiai megoldással, szélerőművekhez kapcsolódó alkalmazása esetén „0” emissziójú energiatermelés valósítható meg. Fontos tudni, hogy egy 1 MW nettó kimeneti teljesítményű és 6 MWh energiatermelő kapacitású energiatározó erőmű beruházás megvalósítása a finanszírozással összefüggő kérdések tisztázását követően mintegy 31 hónapot igényel, és a beruházás becsült teljes költsége 7,2-7,5 millió EUR. Egy ilyen beruházás munkahelyteremtő beruházásnak is tekinthető, a kivitelezés és az üzemelés kb. 20-30 főnek adhat folyamatosan munkát, és a munkaerő nem igényel különösebb kvalifikáltságot.

 

Összefoglalóan:

 

A Rendszerirányító által készített erőmű kapacitási terv 2020-ig ad kitekintést a kiöregedett erőművek rendszerből történő várható kilépéséről illetve bemutatja, hogy mikor lesz szükség és milyen mértékben új erőművi egységek rendszerbe történő belépésére.

 

A terv készítése idején még nem volt ismert a megújuló energiaforrások alkalmazása iránti növekvő igény, és ezzel összefüggésben a megújuló energiaforrások hasznosításának nagymértékű támogatása, ezért csak 2020-ra prognosztizált mintegy 800 MW szélerőmű kapacitást. A magyar villamosenergia rendszernek a növekvő számú kötelező átvételű, kogenerációs erőmű-, és időszakosan termelő szélerőművek miatt sürgősen megoldást kell találni a lefelé irányuló szabályozási tartalékok növelésére.

 

A rendszerszabályozási problémák megoldására több lehetőség is kínálkozik. A szivattyús–tározós vízerőmű építése nem új gondolat, de egy ilyen erőmű építése elsősorban geológiai- és környezetvédelmi problémák miatt igen hosszú folyamat, beleértve a szükséges tervezési és engedélyezési feladatokat. Az egyéb kémiai eljárást előirányzó vegyi tárolás esetében ilyen problémák kevésbé jelentkeznek és alkalmazásuk segíti a mélyvölgy időszakra eső visszaszabályozási gondok megoldását, mert ekkor a tározó fogyasztóként üzemel.

 

Az egyéb kémiai eljárást előirányzó vegyi tárolás és a szélerőművek együttes alkalmazásával megvalósítható a „0” emissziójú energiatermelés. Ez az üvegházhatású gázok, és ezzel összefüggésben a globális éghajlatváltozás miatt kiemelt figyelmet érdemel, mert elősegíti a rendszer stabilitása szempontjából a menetrendtartási problémák kezelését.

 

Az energiatárolás elősegíti, hogy az időszakosan termelő erőművek – és a szélerőművek működése ilyen – a hagyományos un. alaperőművek és csúcserőművek működéséhez hasonló módon juttassanak elektromos energiát a hálózatra. Alkalmazásuk lehetővé teszi, hogy a szélerőművek megfelelő alternatívát képezzenek a hagyományos szénerőművekkel szemben, tekintve hogy ily módon a szélenergia hasznosításával termelt energia ugyanúgy jut a hálózatra, mint a hagyományos erőművekben termelt energia.

 

Groniewsky Erik

GEST-COM Bt.


 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 292
Tartalom találatai : 1229162