Széndioxid-befogás és hidrogén hangyasavból – az energetika jövőjét villantották fel a BME-n

„Az erősíti az egyetemet, ha kéz a kézben megyünk előre. Az együttműködésünk win-win alapú kell, hogy legyen.” – ezekkel a szavakkal írta le Charaf Hassan rektor a BME és ipari partnerei ideális kapcsolatát az egyetem idei első Üzleti reggelije előtt elmondott köszöntőjében. A BME és a cégek partnerségét elmélyíteni hivatott rendezvénysorozat második évadának aktuális eseménye az energetika jövőjéről szólt.

Az első előadást Aszódi Attila, a Természettudományi Kar dékánja tartotta Energetikai megatrendek címmel. Azzal kezdte, hogy a sokat emelgetett fenntarthatóságnak a környezeti mellett társadalmi és gazdasági pillére is van, az úgynevezett „energetikai trilemma” tehát három elemből áll: környezettudatosság, megfizethetőség és energiabiztonság.

Fontos tudatában lennünk annak, hogy a primer energia terén a fosszilis energiahordozókat valójában más fosszilisek váltották ki, így ma 80 százalékban szén, kőolaj és földgáz adja a világ energiatermelését. Aszódi Attila idézte a híres mondást, miszerint „a kőkorszak nem azért ért véget, mert elfogyott a kő”, és hasonlóan, a szénfelhasználás is úgy érte el nemrég a csúcsát, hogy még több mint 200 évre elegendő szenünk van. Az olaj esetében a közeljövőre várható a tetőzés, noha szintén bőven van még belőle.

A „21. század olaja” azonban a villamos energia, amelynek a termelése egyébként több mint 60 százalékban még mindig fosszilis bázisú. A mesterségesintelligencia-boom miatt – egyes becslések szerint a szerverfarmok áramigénye akár az évi 1000 terawattórát is elérheti – logikus az atomerőmű-projektek felfutása, hiszen 

„karbonsemleges zsinóráramot csak karbonsemleges zsinórtermelővel lehet előállítani” 

– jelentette ki a BME egyetemi tanára.

Aszódi Attila végül emlékeztetett a Mario Draghi-féle uniós versenyképességi jelentés azon javaslataira, hogy a villamosenergia-piacon érdemes a nukleáris erőművekkel hosszú távú szerződéseket kötni, az energiaintenzív iparágakat saját termelési kapacitások kiépítésére ösztönözni, valamint támogatni az új típusú (kis moduláris) reaktorok fejlesztését. Mindezek különösek megfontolandóók Magyarországon, ahol a földrajzi és klimatikus adottságok miatt korlátozott a megújuló források kihasználhatósága a villamosenergia-termelésben.

A megújulókra ugyanakkor már csak az energiafüggetlenség szempontja miatt is szükség van – ez már az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszéket vezető Imre Attila Megújuló energiaforrások és hibrid energiatárolók című előadásának első gondolata volt. Imre Attila felidézte, hogy idehaza a mindenki számára elérhető napenergia mellett a kisebb potenciálú, viszont nagyobb befektetést igénylő szél-, valamint az eddigi kevéssé kihasznált geotermikus energia áll rendelkezésre, az első kettő esetében pedig az energiatárolás a szűk keresztmetszet.

Bemutatott két telepítettakku-technológiát, a konténerméretű, magas hőmérsékletű nátrium-kén akkumulátort, valamint a jól skálázható, de hűtést igénylő vanádium-redox akkumulátort, majd beszélt a hidrogénenergetika lehetőségeiről is, például a negatív áramár idején előállított hidrogén földgázba keveréséről vagy a vegyes tüzelőanyagú dízelmotoros megoldásokról.

A professzor beszámolt a termelés és fogyasztás ingadozásainak kiegyenlítését célzó hibrid rendszerek fejlesztéséről – ezek többféle termelő- és többféle tárolóegységből állnak, a tervezésük és a kivitelezésük is roppant bonyolult, amellett elég költségesen működtethetők. Annál többet ígér az ipari maradékhő hasznosítása, amely csővezeték nélkül, teherautón szállítható rendszerekkel is megoldható (egy ilyen, műegyetemi részvétellel fejlesztett projektről a bme.hu is írt egy éve).

A harmadik előadást Vokony István, a Villamos Energetika Tanszék vezetője tartotta Megújuló villamosenergia-rendszerek címmel. Olyan projekteket mutatott be, amely a gyorsuló zöld átállás közepette elöregedő hálózatok stabilitásának problémájára kínálhatnak megoldást, és amelyekben a mások mellett a BME is aktív résztvevő.

Ilyen például a TwinEU, a teljes európai villamosenergia-rendszer virtuális másolatának (úgynevezett digitális iker) elkészítése. Ez lehetővé teszi bármilyen új kihívás, technológiai változtatás pontos, olcsó és gyors modellezését a rendszer biztonságos működésének veszélyeztetése nélkül – legyen az egy piaci átrendeződés vagy egy távvezeték terhelhetőségének szimulációja.

Az E.ON-nal közös Flex.ON program kiindulópontja, hogy 

a megújulók és aktív fogyasztók terjedésével a hálózatok lokális szűk keresztmetszetei egyre gyakrabban jelentkeznek, miközben a klasszikus hálózatfejlesztés lassú és tőkeigényes. 

A cél tehát hálózati problémák kezelése piaci alapú flexibilitással, hálózatfejlesztés kiváltása digitális és algoritmikus eszközökkel, a Műegyetem pedig hálózatszámítási és piaci algoritmusok fejlesztésével, elszámolási logikák kutatásával, validációval járul hozzá – ismertette Vokony István.

Az előadások után panelbeszélgetés következett Csank András (áramhálózati stratégiai vezető, E.ON Hungária Zrt.), Hartmann Bálint (Villamosmérnöki Kar, tudományos főmunkatárs), Höfler Lajos (Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, egyetemi docens), Sverla Viktor (stratégiai ügyvezető igazgató, MOL-csoport) és Szalay Zsuzsa (Építőmérnöki Kar, egyetemi docens) részvételével.

Kabát Krisztián moderátor, a portfolio.hu szakújságírója elsőként az épületenergetikáról kérdezett. Szalay Zsuzsa arra hívta fel a figyelmet, hogy az épületek esetében a teljes életciklust kell nézni: az üzemeltetés mellett az építés, sőt a z esetleges felújítás energiaigénye is nagy. A digitális ikrek itt is egyre fontosabbak, a BME-n például egy pilot-projekt keretében szenzorokkal látták el az egyik egyetemi épületet, jelenleg is folyik az adatgyűjtés.

Sverla Viktor a nemrég épült újbudai MOL-toronyról elmondta, hogy 20 ezer szenzor az épület több mint féltucat paraméterét méri a páratartalomtól a zajterhelésen át a terek kihasználtságáig. Kilencszáz négyzetméternyi napelem működik, a fűtési/hűtési igény felét három geotermikus szondával fedezik, gyűjtik az esővizet, felhasználják a szürkevizet, és terveznek saját energiatárolót is.

Höfler Lajos beszámolt a Műegyetem több kutatásáról az energiatárolás terén, így a lítiumion-akkumulátorok várható élettartamának és öregedési ütemének előrejelzéséről, amihez szintén digitális ikreket alkalmaznak. Erre fejlesztenek elektrokémiai eljárásokat, és szabadalmaztattak egy hőárammérés-alapú technológiát, amellyel meg lehet mondani, éppen milyen reakció zajlik az akkumulátorban, ebből pedig megbecsülhető, hogyan fog öregedni a cella. Egy másik irány a hidrogéntárolás hangyasav formában: arra fejlesztenek eljárásokat, hogy miként lehet a kötésben lévő hidrogént kinyerni a hangyasavból.

Csank András szerint a napon belüli tárolásban már most sokat tudnak segíteni a tárolók, de az is kérdés, hogy a felhasználók, beleértve a lakosságot és az ipari fogyasztókat is, mennyire lesznek képesek változtatni a szokásaikon a hatékonyság érdekében. „Nagy kihívás, hogy bármilyen új rendszer hálózatba integrálását úgy végezzük el, hogy az valóban a társadalmi érdeket szolgálja, de csak egy-egy szereplő szempontjait” – tette hozzá.

Hogyan érintik az elektrifikációs folyamatok az épületenergetikát? Számíthatunk-e arra, hogy idővel minden árammal fog működni az otthonokban? – kérdezte Kabát Krisztián. Szalay Zsuzsa emlékeztetett rá, hogy 2030-tól nem lehet olyan új épületet építeni az EU-ban, aminek a helyszínen kibocsátása van, helyette hőszivattyút, napelemet, távhőt kell alkalmazni. 

„Minden az elektrifikáció irányába mutat, még a gyártásban is” 

– jegyezte meg.

Sverla Viktor ehhez kapcsolódva úgy vélekedett, ami elektrifikálható, azt jellemzően elég gyorsan át tudjuk állítani, de sok minden van, ami még sokáig fosszilissal fog működni, hiszen bizonyos ipari tevékenységek egyelőre nem válthatók ki költséghatékonyan. Ezért feltehetően még 2050-ben 50 százalék körül lesz a fosszilis energiahordozók aránya. Hosszú távon megoldás lehet a széndioxid-befogás és -tárolás, de ez csak a következő évtizedtől lehet reális.

Hartmann Bálint azt mondta, a napelemek elterjedése kényszerhelyzetbe hozta a hazai áramhálózati cégeket, hiszen a hálózatfejlesztés üteme lassabb annál, amilyen gyorsan a termelőeszközök más feszültségszinteken jelentek meg.Erre az lehet a válasz, hogy kitaláljuk, mi lesz az a financiális eszköz, amivel őket meg lehet szólítani a fogyasztókat, illetve milyen eszközökkel lehet hasznos információkat gyűjteni.

A beszélgetés végén az egyetem és az ipar együttműködése volt a téma. A résztvevők egyetértettek abban, hogy a cél az lenne: az ipar minél hamarabb ragadja meg a hallgatók fantáziáját a valós, megoldásra váró problémákkal. A BME képviselői szerint bőven vannak még olyan egyetemi kapacitások, amiket a cégek kihasználhatnának, az utóbbiak képviselői pedig azt mondták, a teljesen átalakuló villamosenergia-szakmában az eddigitől különböző, diverzifikált rendszerekben kell gondolkodni, a felsőoktatásnak erre is fel kell készítenie a kollégákat.

gp