Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 2. szám - Terlaky Fanni: A szivattyús energiatározók szerepe az energiatermelésben és a magyarországi alkalmazás lehetőségei
51 ^zivatt^ús^eneijúa^ Hazánkban az energiatárolás nélküli változat a jellemző, ami esetünkben földgáztüzelésű blokkok megfelelő üzemeltetésével történő menetrend-szabályozást jelent. Ezek a blokkok gyors mobilizálású szolgáltatásokra (szekunder fel- és leszabályozásra) akkor képesek, ha folyamatos részterheléssel üzemelnek. A részterhelésű üzemmel együtt jár az a- lacsonyabb hatásfok, a többlet tüzelőanyag költség, illetve a kereskedelmi kockázatai és veszteségei a kényszertermelés értékesítésének. A tárolás nélküli megoldásoknál a gazdaságossági problémákon kívül megjelenik az is, hogy tároló- és kellően nagy leszabályozási kapacitás híján nem képesek az éjszakai terhelési minimumok kezelésére. [4] Ez hosszú távon akár a rendszer összeomlásához is vezethet, ezért mindenképpen szükséges olyan beruházás támogatása, ami valamilyen energiatároló építését tűzi ki céljául. Az energiatárolás lehetőségei Az energiatárolásra alkalmas eszközök rugalmasabbá és szabályozhatóbbá teszik a villamos energiarendszert azzal, hogy a megtermelt többletenergia felhasználását áthelyezik más időpontokra. [4] Az energiatárolók tároló képessége lehet rövid, közepes vagy hosszú időtartamú, teljesítőképessége pedig néhány kW-tól kezdve, akár néhány ezer MW is lehet. Ez a két tulajdonság elég jól meghatározza, hogy az egyes energiatárolók milyen rendszer szabályozási igények kielégítésére felelnek meg. Az alábbi ábra ezeket az összefüggéseket, kapcsolatokat foglalja össze: 3. ábra: Energiatárolók és alkalmazási köreik /5/ Az ábráról leolvasható, hogy a közepes időtartamú és nagy teljesítményű tárolás három különböző technológiával érhető el: akkumulátorokkal (Battery), sűrített levegős (CARS) és szivattyús (Pumped Hydro) energiatárolókkal. Erre a közepes időtartamú és nagy teljesítményű tárolásra több szempontból is szükség van a frekvenciaszabályozás- a gyors mobilizálású teljesítmények biztosítása- a megújuló források rendszerbe illesztése- a csúcsidei és csúcsidőn kívüli terhelés kiegyenlítése, illetve- a terhelési csúcsok levágása szempontjából. A következőekben, erről a 3 megoldásról olvashatnak egy-egy rövid összefoglalást. Akkumulátor Az akkumulátorok elektrokémiai úton tárolják az energiát. Nagyon sok fajtájuk van, ahogy azt a 3. ábra is nagyon jól szemlélteti. Manapság az akkumulátorokat nagyon széles körben alkalmazzák, ami nagyrészt annak köszönhető, hogy hordozhatóak, használatuk egyszerű, tárolókapacitásuk és teljesítményük viszonylag széles sávban mozog. [6] Azonban az akkumulátorok teljesítménye nem elegendő ahhoz, hogy a rendszerszintű szabályozáshoz szükséges energiatárolást elvégezzék, mert néhány kísérleti modell kivételével, a teljesítményük nem éri el a MW-os nagyságrendet. A teljesítményük mellett, az élettartamuk (10-15 év) és a műszaki kiforrottságuk (mindössze két kísérleti akkumulátor telep) is alacsony, ezért manapság csupán az elosztó hálózatok néhány pontján lehetnek alkalmas eszközök. Tárolási ciklus hatásfokuk magasabb, mint a versenytársaiké, de ehhez mindössze néhány ezres ciklusszám tartozik a teljes élettartamuk során. Ez az érték nagyjából megegyezik, a rendszerszabályozásban egy évnyi aktív részvétel során végbemenő üzemmód váltások számával. Ez nagy mértékben elmarad a szivattyús energiatározók ciklusszámától, a- mi egy év alatt akár a 40 000-et is elérheti. Mindezek felett nagyon magas a kiadott villamos energiára vetített egység- költségük, így alkalmazásuk nem versenyképes az átviteli rendszer szempontjából. [5] Sűrített levegős energiatározó A sűrített levegős energiatározók (CAES) az energiát, nagy földalatti tartályokba, kamrákba sajtolt nagynyomású (45-70 bar) levegőként tárolják amit, amikor szükség van az energiára hő közvetítésével kitágítanak és a turbinákon, így átáramló levegővel hajtják meg a generátorokat. [7] A CAES-ek működési elve az alábbi ábrán látható: 4. ábra: Sűrített levegős energiatároló működési elve [7J Jelenleg két ilyen erőmű működik, egy Németországban 320 MW teljesítménnyel, illetve egy Alabamában 110 MW teljesítménnyel. A németországi Huntorf tározótérfogata 3 óra turbina üzemhez, az alabamai McIntosh, pedig 26 óra turbina üzemhez elegendő. Az ilyen létesítmények technológiai berendezéseinek az élettartama maximum 25-30 év, ami körülbelül fele a SZET-ekének. A sűrített levegős energiatározók ciklus hatásfoka nagyon alacsony, amit a két megépült erőmű, a Huntorf 42%-os és a McIntosh 54%-os hatásfoka is jól mutat. Az elmúlt években több törekvés is i- rányult ezeknek az értékeknek a növelésére, de egyelőre semmi előrelépés nem figyelhető meg. Az eddigi tapasztalatok alapján elmondható, hogy ezek a létesítmények kb. 8-10 perc, Huntorfnál 15 perc alatt képesek a terhelés felvételére, így csak tercier szabályozásra alkalmasak, ahogy a németországi Huntorf esetében az évi 50-70 indítás is alátámasztja ezt. A CAES-ek kiadott villamos energiára vetített egység- költsége viszonylag magas, ami nagymértékben köszönhető a hűtés, az előmelegítés és a nyomástartás plusz költségeinek. így összességében a második helyen vannak az energiatárolók sorában.[5] Szivattyús energiatározó A szivattyús energiatározók több szempontból is kedvezőbb tulajdonságokkal rendelkeznek a vetélytársaiknál. A jelenlegi energiatározók közül, ezeknek a létesítményeknek van a legnagyobb teljesítménye, ami néhány megépült változatnál eléri a 2500-2800 MW-os értéket, illetve műszaki
