Kiderült, mennyire klímabarát a Tesla akkumulátortelepe

A British Petrol (BP) adatai szerint 2000-ben a globális megújulóenergia-termelés 218 terawattóra volt, ami 2018-ra elérte a 2480 terawattórát. A bővülés hajtóerejét a csökkenő ár, illetve a használatot támogató állami intézkedések képzik, ütemét pedig jól szemlélteti, hogy az előző évtizedben a növekedés átlagos éves mértéke 16 százalék volt. Mivel azonban a napsütés és a szél nem követik az energiafogyasztás napközbeni ingadozását, nőtt a szabályozási kapacitások iránti igény. Az elsődleges megoldást a szivattyús-tározós erőművek, másképpen szivattyús energiatározók (SZET) jelentik. Ezeknél energiatöbblet idején egy felső víztározóba szivattyúzzák a vizet, amit aztán szükség szerint egy turbinán keresztül leengednek, elektromos áramot állítva elő.

Egyre több az akkumulátoros energiatároló

A hálózati energiatárolás 95 százalékát továbbra is SZET-ek végzik, ám az elmúlt években, ahogy olcsóbbá váltak, növekedésnek indult az akkumulátoros energiatároló megoldások részesedése. A legnagyobb kapacitású ilyen rendszer a Tesla által 2017-ben épített, 100 megawattos dél-ausztráliai Hornsdale Power Reserve, mely a szomszédos, 315 megawatt kapacitású Hornsdale szélerőművet egészíti ki. Az újrahasznált lítium-ion autó akkumulátorokból álló létesítmény példáján keresztül megbecsülhető az új technológiához kapcsolódó üvegházhatásúgáz-kibocsátás.

Soktényezős művelet

A becslést legcélszerűbb életciklus-elemzéssel végezni, amihez az akkumulátor gyártásához, a normál működéshez, valamint az újrahasznosításhoz, hulladékkezeléshez köthető kibocsátásokat egyaránt figyelembe kell venni. Egy svéd tanulmány szerint a nyersanyag kibányászásától az energiatároló egység gyártásáig átlagosan 89 kilogramm CO2-egyenértékű üvegházhatású gáz kerül a légkörbe minden kilowattórányi akkumulátorkapacitás előállításával. A számításhoz a széleskörűen használt LiNMC (lítium-nikkel-mangán-kobalt-oxid) akkumulátort vették alapul. A kibocsátás legnagyobb, pontosan 59 kilogramm CO2-egyenértékű része a szükséges alapanyagok kitermelése és előállítása során merült fel, míg az akkumulátor legyártása során az érték tág keretek között mozgott. Ennek oka az elektromos áram, illetve annak forrásának jelentős szerepe a folyamat e szakaszában.

Az újrahasznosításból eredeztethető emissziót nehéz megállapítani a többféle lehetséges eljárás miatt. További probléma, hogy az iparág még korai fejlődési szakaszában jár. Egy európai uniós PEFCR (Product Environmental Footprint Category Rules) kutatás arra jutott, hogy a lítium-ion akkumulátorok utolsó életszakaszához az összkibocsátás 12 százaléka köthető. A korábbi 89 kilogrammon felül ez újabb 11 kilogramm, összesen pedig 100 kilogramm CO2-egyenértékű kibocsátást jelent kilowattóránként.

A normál működési kibocsátást a villamos áram előállításának módja, valamint az akkumulátor töltési és kisütési hatékonysága határozzák meg. A PEFCR kutatás szerint utóbbi körülbelül 4 százalék energiaveszteséggel jár. Ugyanezen tanulmány szerint a lítium-ion akkumulátorok kapacitása 400 töltési ciklust követően csökken a már túl alacsonynak tekintett 60 százalékra. Ez alatt az idő alatt a 129 megawattórás Hornsdale akkumulátor 80 százalékos átlagos töltöttség mellett 41,3 gigawattóra energia tárolását végezheti. A 96 százalékos töltési-kisütési hatékonyságból következik, hogy az szélturbináknak ehhez 43 gigawattóra villamos energiát kell előállítaniuk.

Egy amerikai életciklus-elemzés szerint egy kilowattóra energia szárazföldi szélerőművel való előállításakor 30 gramm CO2-egyenértékű üvegházhatású gáz keletkezik. Ez pedig a jelen példában szereplő 43 gigawattóra esetében összesen 1,3 millió kilogramm szén-dioxidot jelent. Ehhez jön még azonban a 129 megawattórás akkumulátor gyártásakor és újrahasznosításakor felmerülő mennyiség, mely a korábban említett, kilowattóránkénti 100 kilogramm CO2-egyenértékű üvegházhatásúgáz-kibocsátással számolva további 12,9 millió kilogramm szén-dioxidot eredményez. Az összesen 14,2 millió kilogramm szén-dioxid elosztva 43 gigawattórával, kilowattóránként 330 grammnak felel meg, amiből 300 grammal részesül az akkumulátor. Az előbbi érték így tizenegyszerese a normál, energiatároló egység nélküli szélerőművek karbonlábnyomának, ugyanakkor jócskán elmarad a szén 970 grammjától. Arról se szabad megfeledkezni, hogy a teljes karbonlábnyomot az energiaforrás is befolyásolja, ami az ausztrál példában az egyik leginkább környezetbarát szél.

A valóság ennél „zöldebb” lehet

Az akkumulátor technológia mai állása szerint a 400 ciklus egy pesszimista becslésnek tekinthető. A számítást a sokkal reálisabb, de vélhetően még mindig átlagon aluli 3000 ciklussal megismételve a Hornsdale Power Reserve szélturbinái az akkumulátor életideje alatt 322,5 gigawattórányi energiát állítanak elő, mely során 9,7 millió szén-dioxid-kibocsátást generálnak. Mivel az akkumulátorokhoz kötődő emissziót a több töltési ciklus nem befolyásolja, a végérték 22,6 millió kilogrammnyi szén-dioxid, ami kilowattóránként 70 gramm szén-dioxidnak felel meg. A Forbes cikkéből továbbá az is kiderül, hogy bár ez kétszerese az akkumulátor nélküli szélenergiáénak, a megoldás karbonlábnyoma így már egy tartományba esik a legtöbb megújuló energiaforráséval.