A fenntarthatóbb, környezetkímélő áramhálózatokra váltáshoz megújuló energiaforrásokra, megfelelő hálózatra, és a zöldenergiás termelőrendszerek lüktetését a hálózat és a fogyasztók felé kisimítani képes energiatárolási megoldásokra van alapvetően szükség. A szél-, és napenergiás rendszerek globális elterjedése és felfutása a villamosenergia-rendszerek termelői oldali ingadozását erősítette fel, ezért – a rugalmasság kialakítása és fenntartása érdekében – az energiatárolási rendszerek fejlesztése és mind nagyobb méretben és darabszámban gyártása és beillesztése is felértékelődött.

A különböző energiatárolási technológiák között – amelyek a betonelemeket emelgető darutól a lendkerekes, pneumatikus, esetleg bazalthőt hasznosító rendszereken át a zöldhidrogénig skálázhatóak – azonban már nem csupán az innovációs vagy fejlettségi szintek, vagy az ismertségük jelenti a különbséget, hanem az is, hogy ezeket az infrastruktúra elemeket mire érdemes igazán felhasználni.

Ez utóbbi kritériumrendszerben az ultragyors rendelkezésre állás, jól paraméterezhető teljesítmény, viszonylag gyors töltési-kisülési ciklus paraméterekre az újgenerációs akkumulátorok jelentik a széles körben ismert megoldást. Vagyis: eddig ezek jelentették, de megjelent az új trónkövetelő is a színen.

Tizenkétezer kisülés

Ahogyan az „Innováció a'la carte” szlogen mögé épített Inceptive Mind portál megírta az MIT kutatólaborjából született vállalkozás az utóbbi években 10 ezer kísérletet végzett el, aminek eredménye, hogy a PolyJoule akkui hosszú élettartamúak, melyek az alapterhelésekre és a csúcsterhelésekre is képesek mikroszekundumok alatt reagálni, ráadásul minden probléma nélkül képesek akár 12 ezer teljes feltöltés-kisütési ciklust (0-100 százalék oda-vissza) elvégezni.

A zöldenergia termelés villamosenergia-rendszerekbe integrálásának új fejezetét írja egy amerikai startupból kinőtt cég, amely nem csak Massachusetts államban teszi mind ismertebbé Billerica nevét. A PolyJoule ugyanis olyan új akkumulátort fejlesztett ki – és mutatott már be szakmai közönségnek is –, amely eddig nem igazán ismert technológián, a lítiumot, kobaltot, ólmot vagy más ritkaföldfém-elemeket nem tartalmazó, alapvetően vezetőképes polimerek felhasználásán alapul.

A szabadalmaztatott polimerekből és más szerves anyagokból (szén-grafén hibridből, illetve nem gyúlékony, folyékony elektrolitból) álló, szabványos, kételektródos elektrokémiai cellákból épített több mint másfél tonnás tömbök fejlesztése és méretezése a környezettudatosságon, a hosszú élettartamon, a költséghatékonyságon és a helyi energetikai kívánalmakhoz igazodáson és biztonságos működésen alapul.

Az MIT Technology Review leírása alapján a PolyJoule cellái bár formájukat tekintve „ceruzaelemre” hasonlítanak leginkább, ezt a hengert nemigen fogják háztartási kisgépek elemtartó nyílásába gyömöszölni. Az akkupakkok ugyanis akár az azonos kapacitású lítium-ion rendszerek méretének ötszörösét teszik ki.

A PolyJoule akkumulátorok névleges feszültsége 528 V, feszültségtartománya 158 V és 972 V között van.

Az egységcsomagnak szánt „string-méret” is jelentős (2,2 x 0,8 x 3,4 méter) de ennek a tömege is nagy, 1590 kilogramm. Ám a "behemótságnak" megvannak az előnyei is. Például nincs szükség aktív hőmérséklet-szabályozásra, mivel mínusz 40 és plusz 50 Celsius-fok között is folyamatosan, minimális kapacitásveszteséggel képes a működésre. Ráadásul a gyártója szerint akár 10 másodpercnél is rövidebb idő alatt lemeríthető akár 1 MW betárolt teljesítmény is belőle – miközben kevesebb mint öt perc alatt újratölthetők.

Nem rövidtávra

Az ultrabiztonságos energiatárolást mi hosszútávú tőkeeszköznek tekintjük, nem pedig rövidtávú, kiegészítő trendnek a megújuló energiaforrások rohamos fejlődési reneszánszában”– mondta Eli Paster vezérigazgató a PV Magazine-nak, hozzátéve, hogy ez is a magyarázatuk a robosztus méretezésre. A cégvezető úgy látja, hogy a hálózati szintű feladatmegoldáshoz évtizedekig jó működő rendszerelemekre van szükség, és ők ezt képesek már megépíteni.

Kapcsolódó

Az első generációs PolyJoule Power Cell a cég szerint ideális megoldása lehet közüzemi, kereskedelmi és az ipari szektor kritikus energiaellátási megoldásaként; legyen az fogyasztási csúcsok menedzselési feladata, frekvenciaszabályozás vagy hibrid energiatárolási megoldás.

Gyorsan összejött

Tavaly augusztusban a kémiai alapú energiatárolásról szóló kutatásokról és a PolyJoule tervekről írt az MIT híroldala. Innen tudható, hogy a startupot Tim Swager és Ian Hunter – egy gépészmérnök és egy kémiaprofesszor – alapította. A vállalkozás ebből egy kis létszámú, de magasan képzett, vegyészekből, gyártási szakemberekből, ellátásilánc-optimalizálókból, illetve vállalkozókból álló csoporttá fejlődött; illetve bevonták egy-egy kérdés megoldásába az MIT-t is.

Eli Paster akkor azt nyilatkozta, hogy a laboratóriumban zajló ötleteléseikből 3-4 év múlva lehetnek termékek. Nos, az első piacérett tétel mostanra elkészült.

Ennek jelentős részben az is a magyarázata, hogy a PolyJoule képes volt gyorsan áthidalni a laboratórium és a való élet igényei közötti szakadékot azzal, hogy eleve az iparági szempontokat tartották a célkeresztben.

„Kicsit eltértünk attól az állásponttól, amit az összes többi előttünk járó energiatároló cég képviselt. Ők úgy gondolkodtak, hogy építenek valami nagyszerűt, amire rá fog harapnia a piac. Ezzel nincs semmi baj, és részben azért ilyen gyors a szektor fejlődése is, az energiatárolás területén nagyon sok érdekes technológiát kidolgoznak. A gond inkább az, hogy ezen ötletek közül kevés a működőképes megoldás. Mi e megközelítés helyett közvetlenül az ügyfélhez mentünk, és megkérdeztük, hogy Ha lehetne egy jobb akkumulátortároló platform, akkor az szerinte hogyan nézne ki? – mesélte Eli Paster az MIT lapjában.

Kevesebb mint egy dollár

E filozófiának és munkavégzésnek eredményeként a PolyJoule olcsóbban előállítható, kisebb üzemeltetési költséggel, biztonságosabban működtethető és könnyen telepíthető akkumulátorral tudta meglepni a világot. A lítiumot használó, általánosan elterjedt akkukhoz képest az például nagy különbséget jelent, hogy nincsenek biztonsági problémái, nem kell rendszerintegrációs költségekkel bajlódni, és mivel a PolyJoule akkumulátorok nem tartalmaznak gyúlékony oldószereket, a rendszerek tűzoltási igénye is mérsékeltebb költségeket jelent.

Ahhoz, hogy a végén a kilogrammonkénti anyagköltség kevesebb legyen, mint 1 dollár – szemben a lítium-karbonát 20 dolláros egységárával –, azonban az is kellett, hogy a gyártási oldalon is szokatlan megoldáshoz nyúljanak. Azzal csökkentették a költségeket, hogy az akkucellákat egy régi papírgyárban és raktárakban gyártják – olyan gépeken, melyeket korábban papírtörlő- és újságnyomtatáshoz használtak.

Olyan technológiát akarunk létrehozni, amely bevethető az iparosodott és azokban az országokban, amelyek a legtöbbet profitálhatnak az energiatárolásból

– érvelt a cégvezető.

Első vevő: kipipálva

Tavaly az amerikai fejlesztők már a globális biztonsági tanúsítvány (ez az Underwriters Laboratories-, vagyis az UL-tanúsítvány) megszerzésénél jártak, ami például az akkuk beltéri, de akár repülőgépen való használatához szükséges. Idén februárban a PR News Wire írt arról, hogy az UL-tanúsítvány úton van, és az Észak-Amerikában gyártott technológia „működik, és készen áll a nagyszabású bevezetésre”, s a következő hónapokban az értékesítés is fel fog gyorsulni.

Az első 10 kWh-s rendszert már tavaly év végén kiszállították – az ügyfélnél azt a helyzetet hivatottak kezelni az akkuk, hogy a nehézgépekkel dolgozó ipari fogyasztó naponta kétszer 20-60 perc időtartamra az alapszintű fogyasztásának a tízszeresét „eszi”.

A napokban megjelent Technology Review beszámoló szerint egy 18 ezer cellás összeépítéssel kreált a PolyJoule-nak egy újabb kísérleti projektet, és abba az irányba indulnak el, hogy minél alacsonyabbra szoríthassák le a komplett, ipari méretű rendszerek költségeit. A legújabb prognózisok szerint az energiatárolásban az igazi áttörést a kilowattóránként 20 dolláros szint elérésénél lehetne elérni. Ha ezt a rekordot a PolyJoule nem is célozta meg, kiindulópontnak a 65 dolláros árszint elérése megfelelő célnak tűnik. Ennyit ugyanis – a hosszú élettartam ismeretében – az ipari fogyasztók és az áramszolgáltatók már hajlandók lehetnek megfizetni.