====== P2G: Szélenergiából üzemanyag ======

Vagy akár napenergiából, vízenergiából, hullámenergiából, biomassza-energiából, szemétből vagy bármiből, ami villamos áram termelésére alkalmas.

A megújuló energiák -- a szél, nap, biomassza, geotermikus források, sőt bizonyos besorolások szerint a szemét is -- egyre szélesebb körben kerülnek feldolgozásra, és váltják ki a fosszilis vagy nukleáris energiahordozókat. Klíma- és környezetvédelem szempontjából ezeknek a térnyerése rendkívül fontos jelenség a jövőnk, és gyermekeink jövőjének szempontjából.

{{ :passport2:p2g_1.png |Szélenergiából üzemanyag}}

Terjedésük nagyon sok kérdést, félreértést és problémát is generál, ezeknek megválaszolása és megoldása legalább olyan fontos dolog, mint az új energiaforrások bevonása az energiatermelésbe.

A írás első része itt található: [[passport:az_elektromos_auto_a_jovo|Az elektromos autó a jövő?]]

Az egyik -- és talán legfontosabb probléma a megújuló forrásokkal kapcsolatban, hogy sok esetben nem akkor termelnek energiát, amikor arra szükség van, hanem olyankor, ha fúj a szél vagy süt a nap, vagy jó a vízjárás. A villamos hálózatok önmagukban nem alkalmasak a villamos energia tárolására (szemben például a földgáz-hálózatokkal, amikben van puffer), mindig akkora energiamennyiség található ott (nagyjából), amennyire pillanatnyilag szükség van.

Kisebb eltéréseket tud tolerálni a rendszer, de nagyobb túlfutás vagy hiány a villamoshálózat összeomlását idézheti elő. A klasszikus erőművi rendszerben ezért vannak alapellátó erőművek, amik technikai okokból nem nagyon -- vagy csak nagyon lassan -- változtatják a kimenő teljesítményüket, és vannak olyan elemei a rendszernek, amik pontosan lekövetik az igények változását és pontosan annyit adnak az alaperőművek termeléséhez, amennyit a kereslet igényel.

Ebbe a rendszerbe nagyon nehezen illeszthetők bele olyan termelők, amik ha süt a nap, vagy fúj a szél, termelnek. Márpedig ezeknek az aránya folyamatosan emelkedik, Németországban már elérte az [[https://energy-charts.de/energy_pie_de.htm|47%]]-ot. Ezeknek a kompenzálására puffereket kell a hálózatba építeni, azaz olyan tárolóelemeket, melyek túltermelés esetén betárolnak, áramhiány esetén pedig áramot adnak a hálózatra.

Az áram ilyen volumenben való tárolása korántsem olyan triviális dolog, mint amilyennek hangzik, a leghatékonyabb megoldást a szivattyúturbinás tárolórendszerek kínálják, ezeknek a száma viszont csekély, míg áruk borzalmasan magas (ezekről majd még fogok írni).

A másik gond a megújulókkal, hogy jellemzően nem ott termelnek áramot, ahol arra szükség lenne. Németországban például a szélenergia egy hatalmas részét az Északi tengeren állítják elő a nyílt tengerre telepített offshore szélturbina-parkok, míg erre az áramra a leginkább a délnémet régióban (Bajorország, Baden-Württemberg) volna igény.

A szállítórendszer viszont a régi sémákat követi, jellemzően a térségi központi erőművet köti össze a szomszédos nagyvárossal és ipari parkokkal, a hatalmas átmenőenergiára nincs felkészítve ez a hálózat. Bár jelenleg is fejlesztés alatt áll az észak-dél egyenáram korridor (HGÜ), igazán senki nem szeretne a kertje végébe nagyfeszültségű légvezetéket, a föld alatti csatornában vezetés pedig horribilis árat eredményez.

===== P2G =====
Aztán meg van a P2G. Ez azoknak az eljárásoknak az összefoglaló neve, melyek az előállított áramot valamilyen gáz előállítására használják fel. Ezek a gázok egyrészt már sokkal egyszerűbben, ezáltal költséghatékonyabban tárolhatók, közvetlenül vagy tovább-feldolgozás útján üzemanyagként is használhatók, vagy egyszerűen csak a villamos energia túltermelés esetén pufferként is működhetnek.

{{ :passport2:p2g_2.png |Az egyik első 25 kW-os P2G berendezés Stuttgartban a ZSW-nél, fotó: ZSW}}

Amikor a villamos hálózaton túltermelés jelentkezik, a többletenergia átalakítható gázzá, energiaigény esetén pedig például kombinált ciklusú fűtőművekben visszaalakítható. Ezek a mini erőművek (BHKW -- Blockheizkraftwerk) a villamos áram mellett a magasabb hatásfok elérése érdekében fűtésre vagy távfűtésre használják fel a villanyáram termelése mellett a gázt (pontosabban az ott keletkező hulladékhőt).

===== Elektrolízis =====
A P2G első lépése szinte minden esetben az elektrolízis. A vízbe vezetett áram a vizet hidrogénre és oxigénre bontja. Az oxigén meglehetősen robbanásveszélyes anyag, többnyire hagyják szabadon távozni, a hidrogén viszont vagy tovább-feldolgozásra, vagy felhasználásra kerül.

Ez az eljárás (áram -- gáz) nagyjából 50-80%-os hatásfokú. Az így előállított hidrogént például hidrogéncellás járművek üzemanyagaként lehet közvetlenül felhasználni, problémát csak a gáz meglehetősen illékony jellege jelenti. A vegyipar is nagy mennyiségben használja fel a hidrogént, csak Németországban 2010-ben 60 TWh energiát használtak fel előállításához.

===== Metanizáció =====
A hidrogén többfajta eljárással is (kémiai, biológiai) metánná alakítható. Ezeket az eljárásokat összefoglaló nevükön metanizációnak nevezik, a villamos áram metánná alakítása 50-65%-os hatásfokkal történik -- jelen technikai ismereteink szerint.

Egyébként míg az első lépcsős áram → hidrogén átalakítás exoterm, azaz jó sok energiát igényelő folyamat, addig a hidrogén → metán lépés már endoterm, azaz a folyamat melléktermékeként hő szabadul fel, ezért léteznek olyan mikroorgazmusok (archeák), amik gyakorlatilag ebből az átalakításból élnek, a biológiai átalakítás főleg az ő tevékenységükön alapul.

Amennyiben a metánt megújuló (villamos-)energiából állítjuk elő, úgy ez a folyamat széndioxid (kibocsátás) semleges:

{{ :passport2:p2g_3.png |Metanizáció}}

Ez azt jelenti, hogy a rendszerben megkötött széndioxid távozik csak az égetés során, azaz a P2G nem hagy maga után többlet-széndioxidot, meg úgy általában semmilyen szennyezőanyagot vagy égésterméket -- ha úgy nézzük, a kibocsátott széndioxidot ismét és maradéktalanul felhasználja.

Az előállított metán már egyszerűbben tárolható, és közvetlenül is felhasználható gázmotorok hajtására vagy például földgázhoz való hozzátáplálásra (a földgáz 85-98%-ban tartalmaz metánt). A pillanatnyi német földgáz tárolókapacitás a 200.000 GWh is meghaladja, ami az ország több hónapos energiaigénynek a kielégítésére elég -- ezzel szemben például a teljes német szivattyúturbinás tárolókapacitás mindössze 40 GWh.

Ráadásul a folyékony metán átalakított dízelmotorok hajtására is alkalmas -- ezzel a technológiával nagy volumenben a [[https://www.trucker.de/nachrichten/technik/volvo-startet-praxistest-mit-methan-diesel-motoren-2427905|Volvo kísérletezik]]. Itt nyilván nem házituningolt motorokra kell gondolni, hanem gyárilag áthangolt egységekre (a metán fűtőértéke nagyjából kétszerese a bezinnek).\\  \\ A lenti ábrán a P2G felhasználási lehetőségeit próbáltam összefoglalni -- nyilván a teljesség igénye nélkül:

{{ :passport2:p2g_4.png |P2G}}

Ami a P2G ellen szól, az a hatásfok és az ár. De próbáljuk meg például Rudolf Diesel első motorjának ezen paramétereit összevetni a mai utódokkal. Nyilván a hatásfokot és az árat nem a pilot-projektek javítják, hanem a tömeggyártás és az azt kísérő optimalizáció.

Egy kísérleti technológiától senki nem várhatja el ezeket az előnyöket, de a jelenlegi fejlesztések is bizonyítják, hogy a P2G-ben van még bőven tartalék.

A P2G-ről bővebben a Wikipedia bejegyzésben írtam, a **források**at is itt találja meg: [[https://hu.wikipedia.org/wiki/Power-to-Gas|P2G]].

Írásaim forrásmegjelöléssel másolhatók és terjeszthetők. A bejegyzés a 2019-es állapotokat tükrözi - valamelyest.

{{page>passport:lablec}}

{{tag>e-auto illúzió liion villamosenergia erőmű villamos_hálózat p2g szélenergia vízenergia elektrolízis BHKW metanizáció metán hidrogén tech}}

~~NOCACHE~~
Bejegyzésmegtekintések száma: {{counter|total}}