Megújuló energia: a villamos energián túl
A megújuló energiaforrások talán legtöbbet emlegetett hátránya az időszakosság. Ez azt jelenti, hogy csak akkor termelnek energiát, amikor fúj a szél vagy süt a nap. Ez megnehezítheti az energiaellátás és a kereslet összehangolását, különösen a nagy energiafogyasztás idején. Ahogy az iparágban mondják, ez nem „diszpozícionálható”. Az időszakosság problémájának megoldására energiatároló rendszerekre, például akkumulátorokra van szükség, amelyek az alacsony kereslet idején termelt többletenergiát tárolják, hogy azt a magas kereslet idején felhasználhassák.
Egy elég nagy hálózat némileg enyhítheti a gondot az energia nagy távolságokra történő szállításával vagy különböző meglévő tárolási módszerek, például szivattyús tárolás alkalmazásával, de egyelőre gyakran szükség van bizonyos mennyiségű diszponálható energiatermelésre, például nukleáris, fosszilis vagy vízenergia-termelésre. Ráadásul az energiatárolási technológiák még mindig drágák és nem állnak széles körben rendelkezésre.
Ahogy a szél- és napenergia árai meredeken csökkennek, úgy válik egyre gazdaságosabbá más hálózati tárolási formák alkalmazása. Bár jelenleg szinte kizárólag az akkumulátorok állnak a figyelem középpontjában, úgy fest, hogy a problémák megoldásának egy másik módja is lehetséges: a megújuló energiaforrások felhasználása a hidrogén előállítására akár tüzelőanyagként, akár a hálózati tárolás eszközeként.
A hidrogén, mint üzemanyag
Ha van a közelben vízkészlet, turbinák, naperőművek, vagy akár a hálózaton lévő felesleges villamos energia, akkor vízelektrolízis segítségével megoldható a hidrogén előállítása. Ezt a hidrogént aztán el lehet szállítani üzemanyagként való felhasználásra. Ez lehetővé teszi az olyan megújuló erőforrás, mint a szélerőmű függetlenítését attól, hogy fizikailag csatlakoztatni kelljen az elektromos hálózathoz. A szélerőművek gyakran rendkívül messze vannak a lakossági központoktól, így bizonyos helyzetekben érdemes lenne egy olyan alternatív energiaellátási rendszert kialakítani, amely nem jár hosszú távvezetékek építésével. Egyes kísérletek szerint a hidrogén ugyanúgy szivattyúzható, mint a földgáz, bár nem rendelkezik ugyanolyan térfogategységre vetített energiatartalommal. A hidrogént alternatívaként helyben energiatárolási módszerként is lehetne használni. A többletenergiát felhasználva hidrogént lehetne előállítani olyan helyzetekben, amikor a diszpécser egyébként a szélerőművet leállítaná, a hidrogént pedig tárolná, és később, amikor nem fúj a szél, áramtermelésre használná. Ez életképes alternatívája lehet a szélerőművek akkumulátoros tárolásának, különösen mivel a jelenlegi előrejelzések szerint az új akkumulátorok jelentős hányadát elektromos járművekben fogják használni.
Az elektrolízissel történő hidrogén-előállítás ugyan ma még viszonylag kis arányban van jelen, de a (közeli) jövőben jelentős fordulat várható ezen a téren. Nem ez a leghatékonyabb módja a hidrogén előállításának, ennek pedig két oka van. Először is, a tetszőlegesen nagy mennyiségű ingyenes megújuló energiával az energia költsége kevésbé lesz kérdéses. Másodszor, az ipari hidrogén előállítása jelenleg fosszilis tüzelőanyagok felhasználásával történik, ami az éghajlatváltozás szempontjából hosszú távon nem túl jó módszer. Ez azonban az elkövetkező években egyre hasznosabb kutatási útvonal lehet.
A hidrogén, mint közvetítő
A hidrogénnek számos hátránya is van. A gyúlékony gázokkal kapcsolatos nyilvánvaló problémákat leszámítva, a hidrogénmolekulák rendkívül aprók, és így nehezen tarthatók a hagyományos tárolóedényekben. Bármilyen apró hiba miatt a gáz sokkal gyorsabban szivárog ki, mint más üzemanyagok esetében. A Toyota legnagyobb bánatára – mivel a cég mélyen befektetett a hidrogéntechnológiába, de nem sok mindent tud felmutatni – nincs fejlett hidrogéninfrastruktúra sem, főleg azért, mert az elektromosság sokkal jobb energiaszállítási módszer. E problémák enyhítése érdekében azonban egy hidrogéntermelő szél- vagy naperőművet ammónia előállítására lehetne használni, és az elektrolitikus hidrogén csak közvetítőként szolgálna, nem pedig közvetlenül üzemanyagforrásként. Ez a „zöld ammónia” közvetlenül elégethető, vagy tüzelőanyag-cellákban felhasználható áramtermelésre, és sokkal kevésbé szökésveszélyes, mint a tiszta hidrogén.
A hidrogén vagy ammónia megújuló energiával történő előállításának másik hátránya, hogy nagy mennyiségű vízre van szükség, amely az éghajlatváltozás előrehaladtával a nyílt óceánon kívül egyre kevesebb területen állhat rendelkezésre. Az olyan hatalmas tartalékokkal rendelkező területeken azonban, mint az észak-amerikai Nagy-Tavak régiója, a dél-amerikai Amazonas-medence vagy a szibériai Bajkál-tó területe, ez csepp a tengerben. A földön nem minden hely alkalmas szél- vagy napenergia-termelésre, de általában véve a szélenergia előnyben részesíthető, mivel általában nagyobb a kapacitástényezője, mint a napenergiáé, és kisebb területet vesz igénybe.
A megújuló energia egyéb felhasználási módjai
A szélturbinákat még mindig lehet közvetlenebbül is használni, mint üzemanyagot vagy villamos energiát termelni. A hollandok például gyakran használják a turbinákat arra, hogy közvetlenül szivattyúzzák a vizet a kutakból az állattartás számára olyan helyeken, ahol nincs áram. Egykor a hollandok az ikonikus polderek segítségével is szivattyúzták a vizet. (Hollandiában régen minden falunak saját szélmalma volt, ahol a gabonát lisztté őrölték, vagy a poldermalmok felszivattyúzták a vizet a talajból, így az száraz maradt – szerk. megj.)
A szélturbinák mellett közvetlenül hőtermelésre is használhatók, elektromos közbenső szakasz nélkül. Ez a módszer még nem terjedt el széles körben, mégis, reális esély van arra, hogy a jövőben, amikor a fűtési igényeket nem lehet hagyományosabb forrásokból kielégíteni, a széltechnológia könnyebben hozzáférhetővé válik.
Globális társadalomként jó okkal döntöttünk az elektromosság, mint energia szállítási módszer mellett, ahelyett, hogy gyúlékony gázokat, például hidrogént használnánk. Ez azonnali, hatékony és sokoldalú, ehhez képest minden, ami más formában próbál energiát előállítani, szélsőséges kiugrásnak számít. Amint azonban (remélhetőleg) átállunk majd egy poszt-fosszilis társadalomra, az elektrolitikus hidrogén előállítási módszerek szélesebb körben elterjedhetnek.
