Showing posts with label energiatárolás. Show all posts
Showing posts with label energiatárolás. Show all posts

Sunday, 2 November 2014

Kis energiatárolós körkép (1) stem

A körkép bejegyzéseiben energiatárolással kapcsolatosan tevékenykedő vállalatokat szándékszom bemutatni, elsőként a Kaliforniai központú stem nevűt.


A vállalat egy start-up, amely 2009-ben jött létre, majd 2012-ben új nevet és üzleti irányvonalat is kapott. A stem szoftvercégnek tartja magát, mivel az akkumulátoros energiatároló egységét szoftveres megoldása irányítja a legjobb kihasználás érdekében. Jelenlegi ügyfelei olyan kaliforniai ipari vagy kereskedelmi fogyasztók, amelyek villamos energia költségeik csökkentését szeretnék elérni, de ezt az alaptevékenységük csorbítása nélkül szeretnek elérni.


Tuesday, 28 October 2014

Mit írnak a nagy tanácsadó cégek az energetikáról? (2) Mítoszok és valóság a tiszta technológiák kapcsán

Kicsit körbenéztem a nagy tanácsadó cégek (Boston Consulting, McKinsey, Bain and Company) nagyközönségnek szánt ötlettárában, miről és mit írnak az energetika témakörében. Persze kicsit a kék és zöld témakörből válogattam (remélem nem probléma), viszont cserébe szerintem olyan ismertetőt tudok írni, ami az energetikai témába most bekapcsolódók számára is érdekes lehet.

A második cikkben most a McKinsey áprilisi írását mutatom be a tiszta technológiákról.



Az alábbi listát állítottam össze, a jövőben a többiből is készül majd rövidebb írás:
  1. BCG (2014 szeptember): Germany’s Energiewende: The End of Power Market Liberalization?
  2. BCG (2014 szeptember): Managing in Turbulent Times: Europe’s Power-Generation Market
  3. Bain and Co (2014 augusztus): Power struggle: Making the most of generation assets in turbulent times
  4. McKinsey (2014 július): Capturing value in global gas: Prepare now for an uncertain future
  5. McKinsey (2014 április): Myths and realities of clean technologies

Sunday, 19 October 2014

Mit írnak a nagy tanácsadó cégek az energetikáról? (1) A német energiafordulat és a versenyző termelői piacok vége

Kicsit körbenéztem a nagy tanácsadó cégek (Boston Consulting, McKinsey, Bain and Company) nagyközönségnek szánt ötlettárában, miről és mit írnak az energetika témakörében. Persze kicsit a kék és zöld témakörből válogattam (remélem nem probléma), viszont cserébe szerintem olyan ismertetőt tudok írni, ami a témákba bekapcsolódók számára is érdekes lehet. A jelen cikkben a BCG legfrisebb írását mutatom be.


Az alábbi listát állítottam össze, a jövőben a többiből is készül majd rövidebb írás:
  1. BCG (2014 szeptember): Germany’s Energiewende: The End of Power Market Liberalization?
  2. BCG (2014 szeptember): Managing in Turbulent Times: Europe’s Power-Generation Market
  3. Bain and Co (2014 augusztus): Power struggle: Making the most of generation assets in turbulent times
  4. McKinsey (2014 július): Capturing value in global gas: Prepare now for an uncertain future
  5. McKinsey (2014 április): Myths and realities of clean technologies

Thursday, 21 August 2014

A szigeten lakás hátránya: Hawaii lakosai háromszoros áron veszik az áramot

Az EIA Energy Today blog alapján: Hawaii szigeteinek lakói a szárazföldi területein élőkhöz képest háromszoros áron veszik az áramot. A magasabb árakat a drágább petróleum alapú energia termelés dominanciája magyarázza, de az LNG és a megújuló energiák bevonásával elmozdulás volna megvalósítható.


A Hawaii szigetek fosszilis energia mixében a petróleum a domináns energiahordozó, az energiára szánt összes kiadás a GDP akár tizedét is kiteheti - miközben az államban az egy főre jutó energia fogyasztás igen alacsony részben a minimális fűtési igények miatt. Két lehetőséget próbálkoznak a szigeteken kihasználni: importált LNG vagy megújuló energiák segítségével csökkenteni az energia célú kiadásokat.

Ugyan az üzemanyag célú fogyasztás a szigeteken az energiafogyasztás nagyobb részét adja, ebben az írásban most csak a villamos energia és a földgáz szektor lehetőségeire koncentrálok, így például a bioüzemanyagokban rejlő potenciáltól eltekintek.

A szigeteken az állami szolgáltató, valamint a hadsereg és a privát szektor már jó ideje munkálkodik a költségek csökkentésén.

Hawaii legnagyobb lakosszámú szigetén Kaliforniából érkező cseppfolyósított földgáz fogadását és regazifikációját valósítja meg már április óta az energiaszolgáltató. Erre amiatt van lehetőség, hogy kis kapacitású, nagyon alacsony hőmérsékletre hűtött konténerek segítségével lehetővé vált kis volumenben is relatív gazdaságosan az LNG importja. Egy ilyen konténer megközelítőleg 30-40 köbméter cseppfolyós földgázt tárolhat, ami három nagyságrenddel kisebb mennyiség, mint ami a legnagyobb LNG szállítók kapacitása (120 és 260 ezer köbméter).

Másrészt, Hawaii már rendelkezik - habár csak egy kis kiterjedésű - gázhálózattal, amelyen keresztül korábban csak a finomítók melléktermékéből keletkező szintetikus gázt tudták a fogyasztókhoz eljuttatni - most már pedig az LNG formájában érkező földgáz is ezen a rendelkezésre álló módon értékesíthető, döntően a kereskedelmi fogyasztók számára.

A másik megoldás a megújuló energiák hasznosítása lehet, szükség esetén energiatárolással kiegészítve. A Csendes-Óceáni térség szigeteinek az időjárás egyszerre lehetőséget és problémát is generál a szárazföldi államokhoz képest. Egyrészt nagyobb mértékben áll rendelkezésre a nap és szélenergia, másrészt azonban az időjárás változékonysága is nagyobb, így az ingadozó megújuló termelés befogadásához a hálózatnak nagyobb rugalmassággal kell rendelkeznie.

Az állam 2030-ra 40 százalékos megújuló alapú villamos energia termelését irányozta elő 2009-ben, amelyet a megújuló termelés súlyának növelése mellett az energiahatékonyság javításával kívánnak elérni. Például az építésügyi szabályok szerint újonnan már csak napenergiával működő vízmelegítő bojlerek telepíthetőek.

Hawaii szigetein működnek szél parkok és naperőművek háztartási és ipari méretben is. Energiatárolási projektek támogatják már a hálózat stabilitását, akkumulátoros és hidrogén cellás technológiák kerülnek tesztelésre. Egy korábban széntüzelésű erőmű biomassza és kommunális hulladék alapú tüzelésre került átalakításra. A vízenergia terén kisebb folyók áramlását tudják hasznosítani Maui szigetén, nagy vízierőművek építéséhez azonban nem megfelelőek a domborzati adottságok.

Más megújuló energiaforrások is hasznosításra kerülhetnek. A biogáz és a geotermális energia hő és áramtermelésre használható, légkondicionálásra az óceánvíz általi hűtés módszere alkalmas, valamint az óceán hullámaiból és áramlásaiból, hőmérséklet különbségeiből kinyerhető energia is kiaknázható.

Forrás:
Hawaii and U.S. Territories aim to increase fuel diversity with LNG imports
Hawaii Profile Analysis

Monday, 18 August 2014

Szigetüzem a sziklán

A Princeton Power System oldaláról: a cég projektje keretében teljesen önellátó villamos energia szolgáltatást valósított meg az Alcatraz börtönszigeten (The Rock, San Francisco), kb 70 százalékban megújuló energia termelésére és tárolására támaszkodva.

Elnézést kérek a fenti kép használatáért, de mivel azt gondolom, 
hogy nem lesz még egyszer lehetőségem, mégis élnem kell vele.

A szikla 1950-ig kábelen kapcsolódott a San Francisco-i városi hálózatra, azonban egy hajó (vagy pár akcióhős) megrongálta az öböl alatti kábelt, így dízel és szén alapú önellátásra rendezkedett be a sziget. Vélhetően nem éri meg új kábel lefektetése, hisz a turisztikai látványosság alacsony fogyasztási szintje miatt nem térülne meg a beruházás.

A Princeton Power Systems (PPS) által létrehozott önellátó rendszer egy példa arra, hogy milyen alternatívát tud nyújtani a megújuló energia és az akkumulátoros tárolás a hagyományos módszerekkel szemben.

A szigetüzemben az egyes elemek a hagyományos villamos energia rendszer funkcióit a következőképp látják el:

  • 400 kW tetőn elhelyezett napelem (+inverter) termeli az megújuló áramot - ez az atom és gázerőmű egy hagyományos hálózatban
  • egy dízel generátor gondoskodik a biztonságos ellátásról a megújuló energia hiányában - ez a szabályozó erőmű, vagy black start termelő
  • egy összesen 400 kW teljesítményre és 1900 kWh tárolásra alkalmas ólom-savas akkumulátor park (+inverter) szabályozza és optimalizálja a fogyasztás és termelés egyensúlyát, minimalizálva a dízel generátor használatát - ez az elem egyben helyettesíti azt a komplex szolgáltatást, amit hagyományos hálózatban a rendszer mérete, a szomszédos hálózati kapcsolatok, valamint a rendszer szabályozásban résztvevő termelők biztosítanak
  • egy PPS által fejlesztett terhelés optimalizáló software - ez hagyományos hálózaton a rendszerirányító feladatát végzi

A 2012 júliusi tesztüzemről készített ábrán jól követhető a rendszer működése. A lila vonal a fogyasztói terhelést jelzi a pozitív tartományban, amely kis kilengéseket mutat - ami ideális egy ilyen szigetüzem esetén. A kék vonal mutatja a napelemek által termelt energiát, a zöld vonal pedig a tároló által kitárolt (pozitív tartomány) és betárolt (negatív tartomány) energia órai mennyiségét. Jól látható, hogy a napsütéses órában a megújuló termelés meghaladja a fogyasztói igényt, így a többlet termelés eltárolásra kerül, és csak a naplementét követően kerül kiadásra.

Szintén jól látható a generátor szerepe a rendszer biztonságának fenntartásában. Ha a tároló például július 20-án és 21-én este is több áramot adott volna ki, mint amennyi korábban betárolásra került, akkor 22-én este a tárolóban lévő összes energia kitárolása után szükségessé vált volna a generátor beindítása, egyrészt a fogyasztás ellátása, másrészt a tároló teljes feltöltése érdekében. A piros generátor vonal megugrása az ábrán ezt illusztrálja.

A generátor ekkor optimális magas kihasználással tud működni, kímélve ezzel a berendezés élettartamát, így az önellátás jövőbeli költségeit. Ezt követően a generátor termelésére megint nincs - a napfény és a fogyasztás függvényében - szükség egy ideig, a cikk alapján 3-4 napig. Az is látható, hogy a generátor rövid ideig negatív tartományba mozdulhat - ilyenkor a napelem által termelt feles energiát nyeli el - a napelemek termelésének korlátozására csak ezt követően kerül sor.

A szigetet működtető Nemzeti Park fajlagos áramköltségeit illetően: a korábbi kb 0.76 USD/kWh árszint jóval meghaladja a még az USA átlaghoz képest is drága San Francisco-i árakat. Ehhez képest kb 6.5 százalékos árcsökkentést ért el első lépésben a mikrogrid rendszer (figyelembe véve a napelem és tárolás beruházási költségét is).

Forrás:
Princeton Power Systems Case study - Alcatraz
Solar Cells Light Up Prison Cells on 'The Rock'

Sunday, 17 August 2014

Szép lassacskán megéri majd az akkumulátoros energiatárolás a német háztartások számára

A REnewEconomy blog bejegyzései alapján: a német kereskedelemfejlesztési ügynökség szerint hamarosan megéri Németországban napelemet kiegészítő energiatároló berendezéssel kiváltani a fogyasztást. Ennek örülhetnek az energiatárolás piac szereplői, de csak kevésbé a fogyasztók, mivel az ok nagyrészt a kiugróan magas és tovább emelkedő háztartási áram áraknak köszönhető.


Egy német háztartás a becslések szerint saját fogyasztásának 30-35 százalékát termelheti meg napelemmel. A napelem által napsütéses időszakban termelt, de el nem fogyasztott áramot a hálózatra táplálja vissza a fogyasztó. A hálózatra visszatáplált áramért kapott kompenzáció azonban elmarad a fogyasztói ártól, tehát legjobban akkor járna a napelemes háztartás, ha összes termelését el tudná fogyasztani.

Ezt legegyszerűbben úgy teheti meg, ha a napsütéses órában termelt áramot eltárolja saját akkumulátoros tároló berendezésébe, majd folyamatosan elfogyasztja a napsütés nélküli órákban. Így lemond a hálózatra táplálás után járó kompenzációról, de cserébe megtakarítja az ennél nagyobb árat amit a hálózatról vételezés esetén fizetne. Persze ha a tárolásnak vesztesége is van, akkor a megtakarítást alacsonyabb lesz, mivel csak a ténylegesen megtakarított, tehát a tárolóból kiadott áram mennyiségén jelentkezik.

A német kereskedelemfejlesztési ügynökség becslései alapján egy német háztartás tárolóval 60-70 százalékos önellátást érhet el, ha fogyasztásának 25-40 százalékát hálózatra táplálás helyett más időszakban fogyasztja el. A német ügynökség olyan tárolási költségeket tart valószínűnek, hogy a tárolóval elérhető többlet megtakarítás 2016 után már fedezheti a tárolói beruházás többlet költségét.

A blog egy ausztrál kutatóintézetet is idéz, akik szerint a német tárolási költségekre vonatkozó feltételezés nem irreális. Az ausztráliában is gyártott cink bromid akkumulátorok mai állapotából kiindulva, ha a német állam megtartja a jelenlegi 3000 euró mértékű egyszeri beruházási támogatást és az árak is az ábrázoltak szerint alakulnak, akkor már csak az akkumulátor élettartam háromszorozása szükséges a megfelelő költségszint eléréséhez.


Persze nézőpont kérdése, hogy a fenti sok feltételből álló megállapítást és a jövőben rejlő bizonytalanságot ki hogyan értelmezi.

Forrás:
How far away is grid parity for residential battery storage?
Energiewende in Germany: from generation to integration

Koncentrált naperőművek helye a megújuló mixben

Az NREL kutatása alapján: a koncentrált naperőmű (CSP) a többi megújuló energia alapú termelési módhoz képest is többlet értéket hordoz, az energia tárolási adottsága következtében. Ennek értéke pénzben mérhető, és érdekes módon megújuló megoldást adhat egy megújulók által felvetett problémára.


A koncentrált naperőmű a napelemektől teljesen eltérő technológia, ahol tükrökkel irányítják a napfényt egy központi elemre, amely a koncentrált energiát a benne tartalmazó közeg (pl olvasztott só) segítségével hővé alakítja, amely generátorokat meghajtva villamos energiát termel. A technológia sajátossága, hogy a beérkező napfényhez képest a belőle származó áram időben kicsit később termelődik, ha pedig hőtárolással kiegészül az erőmű, az időbeli eltérés tovább növelhető és kontrollálható is.

Ezt a tulajdonságot úgy is felfoghatjuk, hogy az erőmű üzemeltetője egy időtávra tárolhatja az energiát, valamint szabályozhatja, hogy az mikor kerül a hálózatba táplálásra. Ennek a lehetőségnek pont a megújuló alapú energiatermelés térnyerése miatt lesz egyre nagyobb értéke.

A probléma forrása a fogyasztói szokásokban keresendő: az emberek viszonylag egy időben kapcsolják fel reggel a villanyt, kapcsolják le munkába menet az áramot otthon, kapcsolják be és ki gépeiket munkahelyükön, hazaérve indítják be a televíziót, stb. A gyárak műszakainak ritmusa is igen szabályos, és legtöbbször egy időpontra esik a műszak kezdete és vége. A hálózat üzemeltetője azzal szembesül, hogy egyik percről a másikra nagyon nagy mértékben változik (nő vagy csökken) a rendszer terhelése, ezeknek az egyidejű és egyirányú igénybevételeknek a következtében.

Hagyományosan a szabályozó (pl gáztüzelésű vagy vízi szabályozható) erőművek próbálták lekövetni a fogyasztói igényt, amennyire tudták - de nem okoztak többlet problémát, hanem a megoldást szolgáltatták. Azonban a megújuló energia alapú termelés terjedése a termelési oldalon is hasonló problémával jár: a nap hirtelen kisüt egy területen, vagy hirtelen lemegy.

Amennyiben a rendszer a délutáni órákban nagyban támaszkodik a naperőművek betáplálására, és pont a naplemente idejében a fogyasztás is megugrik, a korábbinál is nagyobb hiány alakul ki ideiglenesen a rendszerben. A szabályozó erőműveknek most már nem csak a fogyasztók miatti kereslet megugrást, hanem a naperőművek miatti kínálat csökkenést is kompenzálniuk kell. Ezt csak rugalmasabb vagy több eszközzel lehet biztosítani a korábbiakhoz képest, így a rendszer megfelelő működtetésének költsége várhatóan növekszik majd.

Emiatt a jelenség miatt szokás a megújuló energiatermelés kiegészítőjeként hivatkozni az energiatároló egységekre , például az akkumulátoros gyors energiatárolókra, mivel azok jobban szabályozhatóvá teszik a napfény rendelkezésre állásából fakadó bizonytalanságot, és a hagyományos szabályozó erőműveknél sokkal gyorsabban képesek a rendszer segítségére sietni - mind hiány, mint többlet energia esetén.

A CSP pontosan emiatt két pozitív tulajdonságot is ötvöz: megújuló alapon termel áramot, és ráadásul viszonylag alacsony többlet beruházással biztosíthat rövid távú tárolási szolgáltatást a rendszernek. (Attól alacsonyabb a többlet beruházás igény, hogy a hőt olcsóbb tárolni, mint az áramot.) A tárolóval ellátott CSP így nem csak versenytársa, hanem egyben kiegészítője is tud lenni a naperőműveknek, így helye lehet a megújuló energia termelési mixben.

Az NREL tanulmánya megállapítja, hogy a napelemes (PV) energiatermeléshez képest a CSP mindkét tulajdonságában jelentős többlet értéket hordoz: egy CSP erőmű nagyobb energiamegtakarítást eredményez, mint egy ugyanakkora termelésű PV erőmű, de előnye nagyobb részt abból származik, hogy a rendszerszabályozás költségeit is jobban kíméli. A CSP által termelt érték/megtakarítás akár a PV által termelt értékének duplája.

Igaz azonban, hogy a vizsgálat a relatív értékteremtését vizsgálja a két technológiának, egyelőre nem véve figyelembe azt, hogy a nagyobb értéket létrehozó CSP fajlagos költsége várhatóan meghaladja a PV fajlagos költségét. Így egyelőre csak úgy értelmezhetjük az eredményt, mint a CSP ígéretes lehetőségét a jövő megújuló energia mix-ében.

Forrás:
Estimating the Value of Utility- Scale Solar Technologies in California Under a 40% Renewable Portfolio Standard
CA's green energy swan turning into ugly duckling

Queensland (AU) a napelem iparág ellen

A REnewEconomy blog írja: az egyik ausztrál állam ellehetetleníti a napelem beruházásokat a tulajdonában álló áramszolgáltatók tarifáinak átvariálásával.


Kicsit távolabbról kezdve. Megoszlanak a vélemények, hogy a megújuló energiák az áramszolgáltató társaságok végét jelentik-e, vagy csupán a jelenlegi üzleti modelljükét. Ha az üzleti modell nem is biztosan, de a bevételek veszélyben lehetnek a hálózatról részben vagy teljesen leváló és megújuló alapon önellátásra berendezkedő ügyfelek miatt. Az áramszolgáltató társaságok által szedett díjak például jellemzően fogyasztástól függő és attól teljesen független fix tételt is tartalmaznak. Ez a társaságok költségstruktúrájából logikusan következik: egyes költségek a szolgáltatott mennyiséggel arányosak, míg vannak fix infrastruktúra tételek.

Ha a fix díjból befolyt bevétel a fix költségeket fedezi, a mennyiség arányos díjból származó jövedelem pedig a szolgáltatott volumen költségeit, akkor a szolgáltató nem kell tartson költségei megtérülésétől. Ellenben ha nem volna például fix költség, akkor a szolgáltató egyes alacsony fogyasztású időszakban akár költségeitől elmaradó bevételt szedhet be. Vagy másik esetben, csak fix díjas szolgáltatás esetén a fogyasztók pazarlása a költségek elszaladását eredményezhetik.

Természetesen a fogyasztók általában nehezen értik meg a szolgáltató érveit, hisz ki akar nyáron is fizetni a fűtésért. A szolgáltatók persze szedhetnék csak télen is a fix díjat, de akkor a fogyasztó pénztárcáját egyben terhelné meg a költség, és a nemfizetésből eredő kockázat is jóval nagyobb volna. Általában pont a szolgáltató tarifa struktúráját szabályozó hatóság az, aki egyenletes fizetést javasol az előző problémák elkerülése érdekében.

Merthogy a szolgáltatók tarifa struktúrája a szabályozó hatóság által megállapított, de legalábbis szigorúan felügyelt. Ausztráliában a helyi szolgáltatókat is tulajdonló Queensland olyan módon módosította az áramszolgáltatási tarifákat, amely a bevételeket a fix díjak irányába helyezi át. A lépés célja azonban a háztartási napelem telepítések ütemének lassítása.

A napelem beruházás feltétele, hogy a várható megtakarítások egy idő után meghaladják a telepítés költségeit. A megtakarítás értéke a napelemmel ingyen termelt áram és a szolgáltató által a fogyasztásért felszámított tarifa szorzata. A telepítés költségeinek körülbelül fele a napelem cella költsége, további szerelési munkák adják ki a költségek másik felét. Adott telepítési költségek esetén tehát ott éri meg jobban napelemet telepíteni, ahol magasabbak a szolgáltatói fogyasztás arányos díjtételek.

Queensland lakói azzal szembesültek, hogy a korábban fogyasztástól független díjtétel akár tízszeresére emelkedett, az áramfogyasztás egysége után fizetett díj pedig csökkent. A beruházási számítások akár pozitívból a negatív tartományba mozdulhatnak át - így számos beruházási projekt maradhat el. Persze aki csak magáért szeretné a napelemet, vagy a környezet miatt aggódik, esetleg teljes önellátásra törekszik ettől függetlenül nem biztos, hogy letesz majd a beruházásról.

Egyes elemzők emiatt felhívták a figyelmet: amellett hogy káros az állam lépése a napelem iparágra és a megújuló termelésre, egyben hosszútávon (kb. három éven túl) még saját magára is hátrányokkal járhat. A fix díjak emelése ugyanis javítja azon megoldások megtérülését, amelyek a hálózatról való teljes leválást és függetlenedést érik el. Ilyen megoldás például megújuló technológia alkalmazása és a biztonság céljából hagyományos termelése üzemben tartása az önfogyasztás ellátására, kiegészítve akkumulátoros energiatárolással a termelés és a fogyasztás összehangolására.

A megújuló energiatermelés, valamint kiegészítő megoldások, mint például a kisfogyasztók számára elérhető energiatárolás kihívást de lehetőséget is jelentenek a hagyományos energiapiaci szereplők számára. Az ausztrál példával szemben érdemes bemutatni Kalifornia hozzáállását, ahol inkább a lehetőséget látják: az állam 2020-ig 33 százalékos megújuló energia felhasználási részarányt célzott meg, majd később az energiatárolás használatba vételére is ambiciózus célt tűzött ki elsőként a világon.

Források:
The $500-a-day service charge designed to kill solar in Queensland
Energy Storage Is Ready to Earn a Scalable Role in Utility and Commercial Portfolios