Energiaátmenet a német váltás
Németország a „die Energiewende” (1) energiapolitikájában fordulópontot kezdeményezett a villamosenergia-termelés biztonságosabbá és tisztábbá tétele érdekében. Ez a politika a megújuló energiák térnyerésén, az atomenergia fokozatos megszüntetésén és a szénfüggőség csökkentésén alapul.
Az intermittálás kihívása
Hogyan lehet tehát megújuló energiák által uralt termelési parkkal kielégíteni az elektromos energia iránti igényt olyan időszakokban, amikor a természet nem biztosítja a szükséges primer energiákat? Szorozzuk-e a beépített kapacitást a hagyományos erőművekhez képest a szélrendszerek és a napsütési zónák sokféleségének negatív összefüggéseivel? Fektetnünk-e be villamosenergia-tárolókba az azonnali termelés és fogyasztás közötti rések megszüntetése érdekében? Befektetnünk kellene-e az összekapcsolásokba, hogy a szomszédos országok időbeli és földrajzi különbségeit figyelembe vegyük? Vagy felül kell vizsgálnunk a fogyasztási modelljeinket, és el kell fogadnunk, hogy a természetes áramellátás ezentúl elválasztja létünket?
A szél- és napenergia változékonysága
Nemrégiben megjelent cikkében (2) Hans-Werner Sinn közgazdász tanulmányozza a német energiaszerkezet ezen lehetőségeit. Ez a 2014. évi termelési és fogyasztási adatokon alapul. Az első megfigyelés az, hogy a szél- és napenergia-termelés nagyon ingadozó és jóval elmarad a termelési kapacitástól, amint azt az alábbi két grafikon mutatja.
Az, hogy az érintett technológiák soha nem érik el teljes kapacitásukat, nem meglepő, mivel az elsődleges energia, a szél és a napsugárzás bevitele értelemszerűen meghaladja az ember ellenőrzését. Meglepő a felhasznált és a beépített kapacitás aránya: a szélenergia esetében átlagosan 17%, a napenergia esetében 10%. A beépített kapacitások tehát gyengén mutatják e technológiák elterjedését.
Második megfigyelés: a változékonyság nemcsak napi vagy heti, hanem éves is. Átlagosan kevesebb napenergia van télen, mint nyáron, és kevesebb szél van nyáron, mint télen, ami a rendelkezésre állás szempontjából eleve kedvező, mivel a két forrás egész évben kiegészíti egymást. De ezen energiák nagyon nagyarányú fejlődésének perspektívájában szabálytalanságuk arra kényszerít minket, hogy feltegyük a kérdést az időbeli eloszlásukról tárolással a kereslet kielégítése érdekében.
Áram hiányában tároljunk vizet
A nagyméretű villamosenergia-tárolás továbbra is főként víz formájában történik, amelyet elektromos szivattyúk pumpálnak fel a szivattyúzott energiaátadó állomások tárolóiba, mielőtt turbinálják és pumpálják. A napi vagy heti tárolás az energiahiány leküzdéséhez nem elegendő. Még akkor is, ha éjszaka szivattyúznak vizet a tározók feltöltésére, hogy nappal biztosítsák az utánpótlást, amikor a szél és a nap meghibásodik, a nyár végén vízhiány lesz a kereslet kielégítésére. A tárolási szükségletek felmérése érdekében a Sinn a következő feladatot hajtja végre: kiszámítja a szél- és napenergiát, amelyet tárolni kell annak érdekében, hogy az egész évben azonos teljesítményt biztosítson, ebben az esetben az átlagos felhasznált kapacitás, amely Németország esetében 2014-ben 9,55 GW (5,85) Szélenergia esetén GW plusz 3,7 GW napenergia esetén). Az eredményeket az alábbi grafikon mutatja TWh-ban a "Szél és napenergia" című fehér görbével.