A sikeres zöld átmenet kulcsa: a helyhez kötött energiatárolás fellendülése
Ahogy a világ egyre több országa törekszik a nettó nulla szén-dioxid-kibocsátás elérésére, elengedhetetlen a megújuló energiaforrások növekvő részarányának az energiarendszerbe történő integrálása, ami a közeljövőben jelentős növekedést hozhat a helyhez kötött energiatárolás piacán.
Az energiatermelés globális szén-dioxid-kibocsátása 2023-ban kevésbé nőtt, mint az előző évben, annak ellenére, hogy az energiaigény gyorsabban emelkedett. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) szerint a napelemek, a szélenergia, az atomenergia és az elektromos autók terjedése hozzájárult a fosszilis tüzelőanyagok nagyobb mértékű felhasználásának elkerüléséhez. A tiszta energiatechnológiák nélkül a CO2-kibocsátás növekedése az elmúlt öt évben háromszor nagyobb lett volna. A 2019 és 2023 közötti időszakban a tiszta energia növekedése kétszerese volt a fosszilis tüzelőanyagokénak, ami lehetőséget ad a fosszilis tüzelőanyagokról való átállás felgyorsítására. Az EU 2050-re vonatkozó ütemterve szerint jelentős mennyiségű alacsony szén-dioxid-kibocsátású villamosenergia-tárolási kapacitásra lesz szükség a költséghatékony, nettó nulla szén-dioxid-kibocsátású energiarendszerek megvalósításához.
Az akkumulátoros tárolás az IEA előrejelzései szerint a leggyorsabban növekvő forrása lesz az energiarendszerek rugalmasságának. Az akkumulátoros rendszerek modulárisak, ami lehetővé teszi a méretezhetőséget és gyors telepítést szinte bármely helyen. Más tárolási technológiák tervezett kapacitásai jelentősen kisebbek az akkumulátorberuházások mellett, de kiegészítő szerepet játszhatnak a rendszerrugalmasság biztosításában. A helyhez kötött energiatárolás döntő szerepet fog játszani a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló rendszerről az elsősorban megújuló energián alapuló rendszerre való átállásban. A villamos energia 2050-re a végső energiafelhasználás felét fogja kitevni, és a villamosenergia-hálózatnak különböző helyhez kötött tárolási megoldásokra lesz szüksége a megfelelő működéshez. Jelenleg a szivattyús víztározás kivételével a Li-ion-akkumulátorok az egyetlen széles körben elterjedt tárolási megoldás, de csak néhány órán keresztül képesek energiát szolgáltatni. Más, hosszabb kisütési idejű helyhez kötött energiatárolási technológiák még nem érték el a kiforrott szakaszt.
A villamosenergia-igénynek minden pillanatban pontosan azonos mennyiségű villamos energiával kell párosulnia, vagyis a keresletnek és a kínálatnak folyamatosan egyensúlyban kell lennie. A jelenlegi villamosenergia-rendszer rugalmassága elsősorban a gáztüzelésű erőművekből vagy a megújuló energiaforrások korlátozásából származik. Egy fosszilisenergiahordozó-mentes energiarendszerben az első megoldásra többé nem lesz lehetőség, a kikapcsolás értékes megújuló erőforrások pazarlásához vezet. A jövő energiarendszerének rugalmassága az intelligens keresletre adott válaszreakciókból és a zöld villamos energia sokkal több és hosszabb idejű tárolásából fakad.
Az energiatárolási technológiák között megkülönböztetünk elektromos, kémiai, elektrokémiai, termikus és mechanikai típusokat. Az elektromos tárolás elektromos energiamező vagy mágneses mező formájában történik, például szuperkondenzátorok és szupravezető mágneses energiatárolók (SMES) segítségével. Az elektrokémiai tárolás legelterjedtebb formái a lítiumion-akkumulátorok, de fejlesztés alatt állnak a nátrium-kén (NaS), a redox folyadékáramos és szilárdtest-akkumulátorok is. A kémiai tárolás elektromos áram felhasználásával állít elő vegyi anyagot, amelyet később üzemanyagként lehet felhasználni, például hidrogén, ammónia vagy szintetikus gáz formájában. A termodinamikai alapú tárolás hő tárolását jelenti, míg a mechanikus tárolás potenciális vagy kinetikus energia tárolását, mint például a szivattyús energiatározós vízerőművek vagy a lendkerekek. Az időjárásfüggő megújuló energia növekvő aránya és az alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiatermelési technológiák, mint az atomenergia, szintén növelik a megfelelő villamosenergia-tárolási alkalmazások iránti igényt. Az energiatárolási technológiák kutatása az alkalmazott mérnöki és fizikai tudományok egyik legdinamikusabban fejlődő területe.