Tároljuk el a hűtési és fűtési energiát!

Valódi rezsicsökkentés fázisváltó anyaggal

De jó is lenne, ha a napelem által termelt energiát “el tudnánk rakni” későbbre, amikor nem süt a Nap, és akkor felhasználni, amikor szükségünk van rá! Vagy ha mindig az olcsóbb vezérelt árammal fűthetnénk-hűthetnénk, nem a drága nappalival. Ha akkor termelhetne a hőszivattyúnk, amikor a leghatékonyabban tud dolgozni, az előállított meleget vagy hideget pedig „elraknánk” későbbi felhasználásra. Erre már van megoldás: a magyar HeatVentors Kft. mérnökcsapata kísérletezte ki azt a berendezést, ami ehhez szükséges. A cég vezetője, Kakas József idegenvezetésével ismertük és kedveltük meg a hőtárolást és a fázisváltó anyagokat.

Hogyan működik?

Valójában egy akkumulátorról beszélünk, amelynek segítségével a megszokott puffertartályoknál kb. tízszer kisebb helyen tudunk energiát tárolni, ráadásul mindezt jóval hatékonyabban. Ezekben az akkumulátorokban hideg vagy meleg energiát tárolunk, pont úgy, mint pl. a jégakkuban, amit a strandra viszünk. Ilyenkor valójában térben és időben mozgatjuk az energiát. Arra van szükségünk, hogy máshol és máskor használjuk fel azt az energiát, amivel a vizet megfagyasztotta a hűtőgépünk: a sör a 20 km-rel odébb lévő vízpart mellett, 3 óra múlva is hideg legyen.

Itt is fázisváltó anyag segítségével tároljuk a hőt. Az anyagot megfagyasztjuk  és megolvasztjuk, így egységnyi térfogaton belül jóval több hőenergiát tudunk előállítani, mintha csak melegítenénk vagy hűtenénk fázisváltás, jelen esetben halmazállapot-változás nélkül. – A legegyszerűbb fázisváltó anyag maga a jég: ez is megolvad és megfagy. Viszont a HeatVentors berendezésekben mi nem a vízzel dolgozunk, hanem több ezer teszt után megtalált anyagokkal, amelynek köszönhetően -30 és +120 ºC közötti skálán tudunk bármilyen hőmérsékleten hőenergiát raktározni. A működésnek egy kritériuma van, hogy folyadék halmazállapotú közeg szállítsa az energiát, ezért is vannak az említett hőmérséklet-tartományok. Magyarán csak vizes fűtési rendszerrel lehet együtt használni pl.: gázkazán, folyadékhűtő, hőszivattyú stb., de klímával nem. A fűtési rendszerünkben keringő víz be- és kilép a tárolóból, miközben hőt ad le vagy hőt von el a fázisváltó anyagtól. 

– Már tizenéve foglalkozunk a hőtárolás és fázisváltás lehetőségeivel. Rengeteg munkája volt az alapító kollégáknak abban, hogy olyan fázisváltó anyagokat válasszanak, amik megfelelnek az elvárásoknak, és optimális megtérülést biztosítanak. Ennek eredményeként építettük fel a hőakkumulátort, alakítottuk ki a szabályozását és az informatikai hátterét. A fejlesztés nehézsége az volt, hogy jól szabályozott legyen: az történjen ott és akkor, amikor szeretnénk. Innentől pedig már jól lehet vele számolni, tehát pontosan meg tudjuk mondani, hogy mennyi megtakarítást lehet elérni – mondta Kakas József.

Egy nem túl nagy doboz…

Az irodaházakba, hotelekbe, szervertermekbe, áruházakba könnyen beépíthető, kompakt hőakkumulátorokról beszélünk, amelyek könnyen mozgathatóak. Úgy vannak kialakítva, hogy beférnek egy liftbe vagy akár targoncával fel lehet tenni őket egy teherautóra. Kívülről úgy képzeljük el, mint egy nagy, téglatest alakú dobozt. Egy standard méretű tároló 2 m magas és 1 m2 alapterületű, tehát 2 m3-ről van szó, ez 60 kWh-t tud raktározni. Van ipari kivitelben is, ami lényegében egy 20 lábas konténernek felel meg  (kb. 6 x 2,5 x 2,5 m), ez 1,2 MWh tárolására képes. A tárolók tetszőleges számban összekapcsolhatók, így bármilyen energiaigény kiszolgálható velük. Alapvetően olyan méretűek a tárolók, amelyek inkább céges igényeket szolgálnak, de készült már 10 kWh-s is. Ez például akár egy nagyobb családi házban lévő hőszivattyús rendszer kiegészítésére tökéletesen alkalmas.

Néhány kisebb méretű, standard tároló adatai:

– Mivel ezzel a fázisváltó anyaggal nagy energiasűrűséggel tudunk energiát raktározni, így a helyigénye relatíve kicsi. Ha össze akarjuk hasonlítani egy vizes tárolóval, lényegében tizedannyi helyen elfér. Tehát nemcsak energiát, hanem helyet is lehet spórolni – fűzte hozzá a szakember. Emellett mivel egy zárt rendszerről van szó, a külső körülmények (időjárás, hőmérséklet, páratartalom, por stb.) nem befolyásolják sem a működését, sem az élettartamát. Pontosan emiatt maga a rendszer akár épületen kívül is elhelyezhető, így nem foglal el értékes helyet a falakon belül. Ilyenkor arra érdemes figyelni, hogy közvetlen napfénynek ne tegyük ki, valamilyen árnyékolásról gondoskodjunk, de ettől eltekintve semmi extra védelemre nem szorul.

Két szerepe is lehet: spórolás és biztonság

Legtöbbször a takarékoskodási funkció a hangsúlyosabb, hiszen használatával 20-50% energiamegtakarítást lehet elérni. – A hőakkumulátor lehetővé teszi, hogy például egy kazán vagy hűtő akkor állítsa elő a hőenergiát, amikor jobb a rendszer hatékonysága. Amikor alacsony a külső hőmérséklet és magasabb pl. a hűtési rendszer hatékonysága, több hűtési energiát állíthatunk elő. Ennek egy részét eltároljuk, és később, amikor rossz a rendszer hatékonysága, ki tudjuk kapcsolni, és az előre eltárolt hűtési energiával hűteni. Így villamos energiát takarítunk meg. S mivel egy akkumulátorról beszélünk, ezért van egy biztonsági funkciója is. Ez olyan folyamatoknál lehet fontos, ahol elengedhetetlen, hogy tartsuk a hőmérsékletet. Gondoljunk itt egy szerverteremre vagy az élelmiszeriparra, de akár egy borászatban vagy a sör készítésénél is fontos lehet. Itt azáltal, hogy nem kell a meghibásodásra készülve egy párhuzamos, plusz rendszert beépíteni, a tároló a beruházási költséget is tudja csökkenteni. Mindenki eldöntheti, hogy melyik az elsődleges: a biztonság, hogy ha valamennyi ideig nem működik az energiatermelője, akkor legyen B terv, vagy a megtakarítás. Ez az alapja a mekkora tárolóból, mennyit és hova kérdésekre adott válaszoknak – magyarázta szakértőnk.

A beépítéshez elég egy jó, megbízható szaki

A beépítése nagyon egyszerű, csak némi csőszerelési munkára van szükség. Meglévő hűtési-fűtési rendszerekbe is beépíthető, és persze teljesen új épületek esetén is használhatjuk. Magába a hűtési-fűtési rendszert kiszolgáló csőhálózatba szükséges egy ág, amire rá lehet csatlakoztatni. Hasonlóan kell elképzelni, mint egy radiátort, amelynek van két csatlakozási pontja. – Ezt kulcsrakészen is szoktuk szállítani, de ha valaki szeretné, akkor persze kérheti csak az akkumulátort is. Ebben az esetben, ha valaki a hagyományos víz-, gáz-, fűtésszerelési jogosultságokkal rendelkezik vagy klímaszerelő, természetesen beépítheti ezeket is. Persze ilyenkor adunk egy útmutatót, ami a segítségére lesz. Kap mellé támogatást is tőlünk, de viszonylag egyszerűen megoldható – foglalta össze. Itt láthatjuk egy másik előnyét: rövid idő alatt ki lehet építeni a rendszert. Ha elkészültünk, akkor pár nap alatt elérhető, hogy tökéletesen működjön. Arra az apróságra még figyeljünk, hogy a tároló mellé be kell építeni a szabályozórendszert, de ehhez csak egy dugaljat kell biztosítani. Kapacitásbővítésre nem lesz szükségünk, ugyanis minimális áramfelvétele van.

Akkor kapcsoljuk be végre!

A rendszernek megvan a maga logikája, eszerint zajlik a szabályozás. Emiatt teljesen automatikus a működése, rengeteg tényezőt figyelembe véve irányítja a folyamatot, tehát nekünk nem kell programozgatni vagy ki-be kapcsolgatni. – Elsőként figyelembe vesszük, hogy hogyan alakul a fogyasztása annak az épületnek vagy gépnek, amit kiszolgál ez az energiatermelő. Hőmérséklet szenzorokat helyezünk el a rendszerben, tehát egyrészt nézzük azt, hogy az adott pillanatban hogyan alakul a hűtési vagy fűtési igény, ehhez alkalmazkodik a rendszer. A másik oldalról megnézzük azt, hogy a múltban hogyan alakult, milyen fogyasztási profilja volt az épületnek. Használunk egyébként időjárás-előrejelzést is, illetve múltbeli időjárás adatokat is figyelembe veszünk – ismertette Kakas József. Van egy olyan rendszer tehát, ami figyeli a belső fogyasztást és a hőmérsékleteket, ez alapján megjeleníti grafikonos formában, hogy hogyan alakult a fogyasztás.

A meglévő napelemes rendszerrel is „összebarátkozhat”?

A napelemes rendszerek kapcsán elég nagy bizonytalanság van, óvatosan fogalmazva sem igazán kiszámítható a piac. A szigetüzemű megoldásoknál, ahol nem tudunk visszatáplálni, valamit kell kezdeni az energiánkkal. Előfordulhatnak olyan időszakok, amikor a termelés meghaladja a fogyasztást és ehhez kellene tároló. Ezt megtehetjük direktben, ez egy költségesebb beruházás, arról nem beszélve, hogy azoknak az akkuknak az élettartama is rövidebb. Viszont ha tudjuk azt, hogy hűtési-fűtési energiára lesz szükségünk, akkor érdemes ezt a villamos energiát átalakítani hővé, és úgy betárolni, mert így mindenféleképpen olcsóbb. Tehát ha van egy energiatermelő eszközünk, ami használ villamos energiát, és ezt át tudjuk alakítani hűtési-fűtési energiává, akkor megéri ebben gondolkozni. A gyakorlatban ezt úgy képzeljük el, hogy a napelemes árammal állítjuk elő a meleg vagy hideg vizet, azt pedig tároljuk. Itt is fontos, hogy vizes hőleadó közegre lesz szükségünk, azaz pl. felületfűtéses fűtési-hűtési rendszerre. Így tudunk nyáron ezzel hűteni és télen ezzel fűteni (akár egy hőszivattyúhoz kapcsolva). Ha valaki csak villamos energiát tud felhasználni és nem tudja átalakítani hűtési-fűtési energiává, akkor ez nem az ő terméke. Tehát csak akkor működik, ha átalakítjuk a napelemmel megtermelt energiát, viszont akkor olcsóbban tudjuk raktározni. Ez is egy használati lehetőség.

Ha már akkumulátor, akkor hogy is állunk a környezetvédelemmel?

A fázisváltó anyag környezetbarát, hiszen egy növényi olaj alapú anyaggal van dolgunk. Ezek könnyen le is bomlanak. Fontos, hogy nem igényelnek különösebb kezelést, lehet mellettük nyugodtan dolgozni, mert nem károsítják sem a környezetet, sem az emberi egészséget. Nem robbanásveszélyesek, nem tűzveszélyesek. A feldolgozásuk, újrahasznosításuk is megoldott, nem kell olyan környzetkárosító hatással számolnunk, mint egy hagyományos akkumulátornál. Használatukkal a  szén-dioxid kibocsátást is számottevően tudjuk csökkenteni.

Élettartam és a piszkos anyagiak

– Az élettartamát ciklusokban szoktuk mérni. Egy ciklusnak napi egy feltöltést és egy kisütést tekintünk (tehát azt, amikor elraktározzuk, betároljuk az energiát, és amikor felhasználjuk). Ilyen körülmények között 10 és 20 ezer ciklus között maximum 5%-os paraméter-csökkenésről, leértékelődésről beszélhetünk. A 10 ezer ciklus 25 évet jelent, a 20 ezer pedig 50-et. Mivel nincs bennük forgó alkatrész, így tényleg akár fél évszázadig is gond nélkül elműködnek – magyarázta szakértőnk.

– Úgy fogalmaznék, hogy nagyságrendileg 4 év alatt térül meg egy ilyen tároló – osztotta meg tapasztalatait Kakas József. Viszont vannak erre felhasználható források, például a társasági adó legfeljebb 70%-át fel lehet használni a finanszírozásra, és az EKR rendszerben is ösztönzik ezeket a projekteket. Ezekkel akár két évre is le lehet vinni a megtérülési időt.

– 3 év garanciát vállalunk. Mivel a tároló nem igényel karbantartást, így az élettartamra vetített költségek tekintetében nem lesz ok panaszra, hiszen nem igazán kell költeni a rendszerre. Ami figyelmet igényel, azok a plusz eszközök, amiket beépítünk a hálózatba: a szivattyú, a motoros szelepek, ezeket időnként felül kell vizsgálni. Ezt a belső gépészeti karbantartó is meg tudja csinálni.

A cég egyébként rendszeresen szervez helyszínbejárásokat, egyrészt a tapasztalatcsere miatt, másrészt a kiépített rendszereikhez elviszik az érdeklődőket. Itt lehetőség van működés közben is megnézni mindent.

Kis Zsuzsanna