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

A power-to-gas technológia potenciálja

A német kereskedelemfejlesztési ügynökség prezentációja alapján: A (power-to-gas) technológia megoldás lehet a problémára, amikor egy villamosenergia-rendszerben a szükségesnél több áram áll rendelkezésre, és az áramot szintetikus gázzá alakítva lehet a legkisebb költséggel hasznosítani a földgázrendszeren belül.

Maga az eljárás az elektrolízisre épül, a létrejövő metán vagy hidrogén gáz pedig nemcsak fűtési és főzési célra, hanem akár autó üzemanyagként is felhasználható.

Több országgal szemben Németországban a szabályozó lehetővé teszi akár 5 százalék mértékéig a földgáz hálózatba táplálását a hidrogén gázoknak, így a német vállalatok próbálkozhatnak a technológia üzleti modellbe illesztésével a meglévő energiapiacok keretein belül.

Hamburgban például 2011 óta elérhető fogyasztók számára a "zöld" gáz termék a Greenpeace Energy szolgáltatásaként, amely saját szél és napelemekkel, hamarosan pedig saját elektrolízist végző gyárral is rendelkezik. Igaz, egy kis háztartás számára a zöld gáz fogyasztása akár duplájába is kerülhet, mint egy jól kiválasztott városi gázszolgáltató éves költsége. A Siemens 2015-től pedig "nagy méretben" készül a power-to-gas összefüggés kihasználására egy saját fejlesztésű elektrolízis alkalmazásával.

Egy elektrolízis gyár pedig szabályozható villamos energia fogyasztóként részt vehet a rendszer kiegyensúlyozásában is, szükség esetén visszavéve az áram felhasználás ütemét, vagy növelve azt. A technológia energiapiacon kívüli alkalmazása lehet a hidrogén gáz és az üvegházhatású szén-dioxid gáz reakcióba hozatala egymással, amely végtermékét a metánt a vegyipar tudja hasznosítani.

A megoldás csökkentheti a megújuló termelők korlátozásának igényét illetve mérsékelheti a felesleges termelésből adódó veszteségeket, ezen túl hozzájárulhat az árampiaci egyensúlyozáshoz és akár hosszú távú tárolási alternatívát is tud nyújtani.

A power-to-gas összefüggés egy újabb példa, hogy milyen lehetőségek állnak az energiapiac fejlődése előtt - amennyiben a technológiai áttörések lehetővé teszik a jelenlegi költségszintek nagy mértékű csökkentését.

Forrás:
Green Hydrogen and Power-to-Gas Technology
Hannover Messe 2014 - High hopes for hydrogen

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