Az MVM Zrt. tulajdonában lévő és az MVM Balance Zrt. által üzemeltett litéri gázturbinás erőmű területén épül hazánk egyik legnagyobb energiatárolója. Ezzel a régió villamosenergia-ellátási biztonságát, a megújuló energia nagyarányú betáplálása miatti rendszer-kiegyensúlyozást segítik elő.

A bő tízmillió eurós beruházás során egy 5 megawatt (MW) teljesítményű és 10 ezer kilowattóra (kWh) tárolókapacitású lítiumion-akkumulátoros energiatároló egység épül, amely a MAVIR litéri alállomásán keresztül fog a közcélú áramhálózathoz csatlakozni. Az MVM Csoport beruházásában megvalósuló akkumulátortelep több mint 1400 háztartás napi villamosenergiaigényének fedezésére lesz majd elegendő.

Az új energiatároló egy korszerű, magas hatásfokú, széles szabályozási tartománnyal rendelkező, kombinált ciklusú gázturbinás blokkrendszer része, ami így fenntartható módon tudja majd biztosítani a villamosenergia-rendszer stabilitását.

A beruházáshoz a Siemens Zrt. szállítja a megbízható működést biztosító, 4 mezős, légszigetelt, középfeszültségű kapcsolóberendezéseket kivitelező partnerén, az MVM XPert Zrt.-n keresztül.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Energiatárolási beruházásnál kapott megbízást a Siemens Zrt. appeared first on Műszaki Magazin.

Az energiatárolás tehát nemcsak a kihagyásos üzemelés kiegyenlítését szolgálja, hanem megoldja még a csúcsidőben történő hálózati terhelés problémáit is, további más előnyökkel együtt.

A különféle akkumulátorok méretben és költséghatékonyságban távol állnak az erőművi követelményektől. Új technológiák, mint az üzemanyag-cellás megoldások, vagy az áramlási akkumulátorok évekre vannak a közüzemi szintű nagyságrendi követelményektől.

Jelenleg valójában csupán két erőművi szintű lehetőségünk van az energia tárolására: szivattyús-, és sűrített levegős energiatároló (Compressed Air Energy Storage -CAES) . A szivattyúzott víz nagyon helyspecifikus, létesítése nem költséghatékony és létezése környezetterhelő. Nagyon kevés új szivattyús erőmű került forgalomba az elmúlt évtizedekben.

A sűrített levegős energiatároló telepek teljesítményüket és üzemi paramétereiket tekintve igen hasonlatosak a szivattyús tározáshoz. Ennek megfelelően alkalmazási célterületeiket tekintve is nagyon hasonlóak. Magyarország domborzati viszonyait, valamint a befektetés hatásosságát  tekintve elképzelhető̋ jelentős potenciál, de a beruházást  meg kell előznie egy sokoldalú felfedezési-feltárási folyamatnak.

A CAES telepeknél az adott esetben fel nem használt nagy mennyiségű villamos energiával kompresszorokat hajtanak meg, amelyek  természetes vagy mesterséges tárolóüregekben lévő levegő nyomását növelik. A betárolt energia visszahívásakor a nagynyomású levegőt turbinákon átengedve nyerhetjük vissza a villamos energiát. Természetes üregek lehetnek elhagyott só́- vagy egyéb bányák, megfelelő̋ sziklaformázatok, légmentes zárással.

Egy CAES egység névleges teljesítménye 100 megawatt-tól kezdődően akár néhány gigawatt is lehet, ahol a kompresszorok és a turbinák teljesítménye nem függenek egymástól, így igény szerint kialakítható. Az energiaszabályozás piacán való részvételhez 15 percen belüli indítást kell elérni, amire mindkét fent említett típus képes.

A sűrített levegő tárolási módszerei:

a.) Kimerült sóbányák.

Régebben a föld alatti sólerakódási üreget használtak, amelyet észszerűen légmentessé lehet tenni. Az ilyen tároláshoz használt sókupolák, mint elhagyott sóbányák, nem elterjedtek, de legújabban a vízzel való sóeltávolítással nyert nagyméretű mesterséges barlangok kiképzése folyamatban van az Egyesült Államokban. A mesterséges tárolók sokfélék lehetnek a felszín felett és alatt. Jelenleg két sókupolás sűrített levegős energiatároló rendszer működik – az egyik Németországban, a másik Alabamában az alábbiakban ismertetve.

b.) Kimerült szénhidrogénlelőhelyek

Az alábbi ábra ennek a megoldásnak a működési elvét mutatja, ahol az alacsony terhelési időszakú hálózatról vett elektromos energiával a kompresszor motorját tápláljuk, amely levegőt, vagy széndioxidot présel a már kimerült földgáz-, vagy kőolajlelőhelybe. Az itt tárolt nagy nyomású gáz később felhasználható a generátort hajtó turbina működtetésére, amely villamos energiát táplál vissza a hálózatba.

Az így tárolt energia nem jár környezetterheléssel, valamint újrahasznosítja a már kimerült, de még mindig nyomásálló, gyakran igen nagyméretű szénhidrogén lelőhelyeket, amelyek akár nemzetgazdasági szempontból is jelentősek lehetnek.

c.) Szint feletti, vagy alatti tartályok.

d.) Mélyvízi tömlők.

e.) Mélyfekvésű mesterséges barlangok, mint a Willow Rock sűrített levegős energiatároló. A kanadai-torontói székhelyű Hydrostor új módszert fejlesztett ki nagy mennyiségű sűrített levegő tárolására. A cég több ezer méter mély aknákat fúr, majd a föld alá küldött berendezésekkel nagy üregek kiképzése történik, amelyek sűrített levegő tárolására lesznek alkalmasak. A Hydrostor bejelentett egy 25 éves projektet a Central Coast Community Energy (3CE)-vel, hogy egy 200 megawattos, 1600 megawattórás föld alatti sűrített levegős tárolót építsenek. A kaliforniai Kern megyei létesítmény 2028-ban készül el Willow Rock Energy Storage Center  néven. Ez mindössze 100 hektár területet igényel és várható élettartama több, mint 50 év. A bányászok által kialakított barlang 200 méter hosszú és szélességű, valamint 100 méter magas lesz.

Jelenlegi és tervezett létesítmények

2012-ben csak két CAES üzem működött a világon; most már azonban több erőmű is tervezési szakaszban van.

A Huntorf erőmű volt a világ első sűrített levegős tárolós erőműve. Kereskedelmi működését 1978 decemberében kezdte meg. Ma a németországi brémai E.ON Kraftwerke a 290 megawatt CAES erőmű tulajdonosa a németországi Huntorfban. Az ABB volt az üzem fővállalkozója.

Az erőmű fő célja, hogy csökkentse a csúcsidei gondokat, adjon forgó, azonnali energiaforrást és biztosítson VAR, azaz meddő teljesítményforrást.

A sűrített levegőt két sóbarlangban tárolják 640 és 793 méter között a felszín alatt, melyek össztérfogata 323500 köbméter. A barlangok maximális átmérője 61 méter, magassága pedig 152 méter. A barlang légnyomása 43 és 70 bar között van. A kompresszor 5296 köbméter/perc légáramlási sebességével az üzem 12 órát igényel a teljes újra töltéshez. Teljes üzemben a turbina 20391 köbméter/perc levegőt igényel a barlangokból akár 4 órán keresztül. Ezt követően az erőmű, exponenciálisan csökkenő teljesítményszinten nyújt még energiát több mint 10 órán keresztül.

Az 110 MW-os McIntosh erőmű, amely a Power South Electric Cooperative tulajdonában van, a második CAES erőmű a világon, és az első az Egyesült Államokban. A Dresser-Rand tervezte és építette meg a teljes turbó-gépegységet. A teljes üzem (turbógép, épület és földalatti barlang) kevesebb, mint három év alatt épült meg 51 millió dolláros költséggel, és 1991. június 1-én fejezték be. A levegőt három szakaszban sűrítik össze; mindegyiket egy hűtőegység követ. A sűrített levegőt egy sóbarlangban tárolják 547 és 762 méter mélységben… Teljes térfogata 538091 köbméter, így teljes teljesítmény mellett 26 óra energiatermelési idő 7562 köbméter/perc légszükséglettel. A barlang légnyomása normál működés közben 45 és 75 bar között mozog, turbó-expander sorozat alkalmazásával.

A McIntosh és a Huntorf üzemeknél hagyományos egytengelyes konfigurációt használtak. A kompresszorok, a motor/generátor és a tágítók ugyanazon a tengelyen vannak, tengelykapcsolókkal elválasztva. Ez az alacsony beruházási koncepció csak egyetlen motort/generátort igényel, amely támogatja mind a kompressziós, mind az energiatermelési ciklust. A bővítők segítségével indítható a kompresszorsor. A McIntosh üzemben használt fejlett rekuperátor a hőveszteség csökkentésének szükséges eleme.

A First Energy cég Ohioban egy 2700 megawattos CAES erőművet tervez. Ez a korábban Norton CAES erőműként ismert erőmű, a világ legnagyobbja lesz, amint teljesen elkészül. Az első 268 megawattos blokk várhatóan még ebben az évtizedben kezd üzemelni, amely az ohiói Nortonban, egy kimerült mészkőbányán található. A sűrített levegőt 688 méter mélységben tárolják a felszín alatt, amelynek teljes térfogata 10 millió köbméter. A barlang légnyomása 57 és 114 bar között váltakozik majd működés közben.

A houstoni székhelyű Ridge Energy Storage 540 megawattos  CAES-erőművet tervezett a texasi Matagordában, de jelenleg az erőmű építése szünetel. Az üzem a McIntosh erőműben alkalmazott Dresser-Rand elgondolás továbbfejlesztett változatán alapul. A tervezés négy független 135 megawatt teljesítményű erőátviteli egységet igényel, amelyek mindegyike 14 perc alatt érheti el a teljes teljesítményt.

 A CAES megoldás előnyei

1. A termelési létesítmények használatának növelése csúcsidőn kívül (azaz a tároló üzem töltési ciklusa alatt).
2. Felfutási, köztes és csúcsteljesítmény biztosítása a nap folyamán.
3. Tárolja az éjszakai szélenergiát a magasabb árú nappali szállításhoz, mint egy alapterhelésű erőmű.
4. VAR-támogatás biztosítása (pl. a CAES-erőmű szinkron kondenzátor üzemmódban történő meddőteljesítmény ellátásával). A CAES üzem a nap 24 órájában üzemeltethető szinkron kondenzátor üzemmódban, mivel nem igényel levegőt a tárolótartályból.
5. Csúcson kívüli több-piacos értékesítés biztosítása.
6. Gyorsan csökkenő kereslet idején nyelje el a felesleges termelőkapacitást a kompresszorával. Ez az alkalmazás különösen akkor hasznos, ha nukleáris, vízi vagy fosszilis báziskapacitás nagyon alacsony áron elérhető csúcsidőn kívüli időszakban.
7. A CAES erőmű az egyetlen olyan technológia, amely viszonylag alacsony költségek mellett képes jelentős (sok ezer megawatt-órás) energiatárolást biztosítani. Az üzem gyakorlatilag korlátlan rugalmassággal rendelkezik a jelentős terheléskezelés biztosítására közmű-, vagy regionális szinten.
8. A CAES üzemek ’fekete indításra’ képesek. Mind a Huntorf, mind a McIntosh üzem rendelkezik ’black start’ képességgel, amely időnként szükséges. A fekete indítás az erőmű nagy kiesés utáni képessége az energiarendszer egyes részeinek  újraindítására, a rendszer üzemállapotának teljes felépülésére. Ez azt jelenti, hogy a különálló erőműveket egyenként indítják be és fokozatosan újra összekapcsolják egymással, hogy ismét egy együttműködő rendszert alkossanak.
9. A CAES üzemek gyors indítási idővel rendelkeznek. Ha egy CAES üzemet melegforgó-tartalékként üzemeltetnek, néhány percen belül elérheti a maximális kapacitást. A Huntorf és McIntosh üzemekben a hideg körülmények miatti vészindítási idő körülbelül 5 perc. Normál indítási idejük körülbelül 10-12 perc.
10. A CAES üzemek felfutási sebessége a maximális terhelés körülbelül 30%-a percenként.
11. A CAES-üzemek részterhelésen is kiválóak. Hőteljesítményük a maximális terhelés 20%-ánál a maximális terhelésnél jelentkező névleges hőteljesítmény 80%-a. Ez nagyon jó és egyedülálló, mivel az összes többi olaj-, gáz- és szénerőmű 20%-os terhelés mellett rossz hatásfokú, így részterheléssel, normál üzemre gazdaságtalan. A CAES üzemek ezen jellemzője nagyon hasznossá (és hatékonnyá) teszi őket a felfutási, részterhelési és szabályozási feladatokhoz.

Hátrányok

1. A földalatti geológiát valószínűleg kockázatos problémaként érzékelik a közművek, annak ellenére, hogy az olaj- és gáztársaságok több mint 80 éve tárolnak szénhidrogén alapú üzemanyagokat hasonló földalatti tározókban,
2. A helyszín kiválasztása némileg korlátozott, mivel bizonyos geológiai képződmények jelenléte szükséges, és
3. A tágulási folyamatban a kiegészítő fűtés követelménye, amit azonban a geotermikus és passzív napenergiás megoldások minimalizálnak.

 Összefoglaló

1. A CAES üzemek a becsült költségek és ütemterv között építhetők,
2. Az üzemek megerősítették az elvárt nagy hatékonyságot, megbízhatóságot, rendelkezésre állást,
3. Az üzemek versenyképes gazdasággal rendelkeznek,
4. A földalatti tárolóbarlangok jól bevált módszerekkel kialakíthatók,
5. CAES üzemek a kereskedelemben kapható, az elmúlt 50 évben kifejlesztett berendezésekkel építhetők, és
6. A sűrített levegős energiatároló rendszerek kiválóan alkalmasak az olyan időszakos energiaforrások társítására, mint a szél és a nap. Ezenkívül kiegészítik a nagy alapterhelésű atomerőműveket, és hatékony módszert kínálnak hatalmas mennyiségű energia tárolására későbbi fogyasztás céljából.

Szerző: Lestár Ferenc, villamosmérnök

Források:

Lee Layton, PE: Compressed Air Energy Storage

Gál Marcell: Tanulmány

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Energiatárolás sűrített levegővel appeared first on Műszaki Magazin.

A napelemek segítségével a lakosság rengeteg energiát, ezáltal pedig pénzt spórolhat meg. A rendszerek hátulütője ugyanakkor, hogy az adott háztartás szempontjából energia veszhet el, amikor a fel nem használt áramot a hálózatba táplálják. Ezen a problémán segíthetnek a különböző otthoni akkumulátorok, amelyek képesek elraktározni az energiát későbbi felhasználásra. A kapcsolódó technológia folyamatosan fejlődik, és egyre több lehetőség érhető el. A Charged holland startup a közelmúltban egy 5 kilowattórás tárolási kapacitású, 2 kilowatt névleges teljesítményű lítium-vas-foszfát akkumulátort fejlesztett ki – írja a PV Magazine. A Sessy (Smart Energy Storage System) nevű berendezést egy közösségi finanszírozási kampány révén tudják piacra dobni.

„A váltóáramú akkumulátor egy hat egységből álló elrendezésbe helyezhető, így 30 kilowattórás tárolókapacitás és 12 kilowattos teljesítmény érhető el”

– mondta Roeland Nagel, a vállalat társalapítója. Mint hozzátette, az eszköz a lakossági napelemes rendszerekhez tartozó inverter és a fő biztosítékdoboz közé telepíthető.

Maga az akkumulátor 40-szer 50-szer 20 centiméteres, és 45 kilogrammot nyom. Névleges feszültsége 48 volt, és kétirányú, közvetlenül a hálózatra köthető inverterrel van felszerelve.

„Az akkumulátor csatlakoztatható a wifihez, hogy hozzáférjen a felhő algoritmusához, amely optimális merítési stratégiát biztosít a dinamikus energiaszerződésekből származó megtakarítások és bevételek maximalizálása érdekében”

– emelte ki Nagel. Mint hozzátette, a rendszer figyelembe veszi a napsugárzásra és fogyasztásra vonatkozó előrejelzéseket, valamint az áramárakat, hogy kiszámítsa a töltés és merítés optimális időpontját.

Az akkumulátor és az inverter oda-vissza hatékonysága teljes terhelés mellett 88 százalék körül mozog. A termék tízéves garanciával kapható, és állítólag 6 ezer cikluson keresztül képes a stabil működésre. A Sessy a Charged aldelsti létesítményében fogják gyártani. A cég azt tervezi, hogy finanszírozási projektek segítségével növeli majd a tőkét.

Forrás: Tisztajovo

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Talán még soha nem volt egyszerű az energiatárolás, mint ezzel a rendszerrel appeared first on Műszaki Magazin.

A vita erről legalább olyan régi, mint maguk a technológiák, de az kétségtelen, hogy az ultrakondenzátorok és az akkumulátorok az energiatárolás zászlóshajói.

Az ultrakondenzátoros tárolók fejlesztésével és gyártásával foglalkozó, a magyar piacra idén tavasszal belépő észt startup, a Skeleton Technologies szerint mindkét megoldásnak egyaránt megvan a maga felhasználási területe, és igazából a fő különbség köztük az energiatárolás módszerében rejlik. A két technológia összevetését ebből a szempontból készítették el a legfrissebb felmérésükben.

Elemzésükben kiemelik, hogy az ultrakondenzátorok a gyors energiatárolás lehetőségéről ismertek. Elsősorban a magas energiasűrűség jellemzi őket, ami azt jelenti, hogy (több ezer ampernyi) erős áramot képesek biztosítani rövid időn belül (ideális esetben kevesebb, mint 10 másodpercen belül). Fontos jellemzőjük az is, hogy gyorsan tölthetők, illetve kisüthetők (kevesebb, mint egy perc), aminek megfelelően az élettartamuk több mint egy millió töltési/kisütési ciklust ölel fel, és miután nagyon alacsony belső ellenállással rendelkeznek (néhány tized milliohm), közel 100%-os hatásfokkal működnek. Nem utolsó szempont az sem a velük való tervezés során, hogy lényegesen könnyebbek, mint az akkumulátorok és jól tűrik az extrém hőmérsékleteket. Majdnem teljes hatásfokkal működnek még -40 °C-on is, miközben nem tartalmaznak káros vegyszereket vagy mérgező fémeket, így nem tűzveszélyesek és nem is robbannak fel. Ugyanakkor az sem titok, hogy hajlamosak a szivárgásra, ezért használaton kívül képesek lemerülni.

Az ultrakondenzátorokkal ellentétben az akkumulátorok lassú energiatárolóknak minősülnek, és jóval magasabb energiasűrűség jellemzi őket, mint az ultrakondenzátorokat. Ennek köszönhetően pedig hosszabb ideig képesek működni, akár órákon, napokon, éveken át. Lassan tölthetők és süthetőek ki, ami általában többórás folyamat, de az időigényesség összefügg az akkumulátor méretével, típusával is. Viszont az is igaz, hogy töltés vagy kisütés közben nem reagálnak jól a nyomásra. A gyorstöltés le is rövidíti az akkumulátorok élettartamát, amire azonban normál esetben nem lehet panasz, mert az 2000-5000 töltési/kisütési ciklus között mozog, amely a karbantartás módjától és az akkumulátor típusától függően némileg még ki is tolódhat. Hátulütői ennek a technológiának, hogy körülbelül 70-80%-os hatásfokkal működnek, érzékenyek a túltöltésre és a 0%-os töltöttségi szintre, illetve gyengén teljesítenek nagyon hideg vagy forró környezetben. Azt sem válik előnyükre, hogy mérgező, környezetre káros vegyszereket tartalmaznak és tűzveszélyesek, mivel az egyes akkumulátorok szélsőséges körülmények között, vagy fizikai sérülés következtében felrobbanhatnak. Ugyanakkor kétségkívül a javukra írandó, hogy az akkumulátorok kevéssé szivárognak.

A Skeleton Technologies felmérése rámutat arra, hogy az akkumulátoroknak és az ultrakondenzátoroknak egyaránt megvan a maguk felhasználási területe, de tulajdonképpen egymást kiegészítő technológiákról van szó, amelyek számos hálózati, autóipari és közlekedési megoldást tesznek közösen elérhetővé. Köszönhetően annak, hogy az akkumulátorok biztosítják az energiát hosszú távon, az ultrakondenzátorok pedig gondoskodnak a magas csúcsteljesítményről és a gyors reagálásról – áll az elemzésük zárszavában.

A Skeleton Technologies magyarországi piacra lépését az InNow Interreg Central Europe program, az EIT Urban Mobility, és az EIT InnoEnergy társ-finanszírozásában működő Green Brother biztosítja.

Ultrakondenzátor elnevezései

Szakmai körökben a szuperkapacitás, az ultrakapacitás, a szuperkondenzátor, az ultrakondenzátor elnevezéseket egymás szinonimájaként használják és az eltérő nyelvterületeken egyik, vagy a másik prioritást élvezhet.

The post Előre törnek az ultrakondenzátorok, de nem áldozott le az akkumulátoroknak sem appeared first on Műszaki Magazin.