Svět na baterky

Obrovský rozmach obnovitelných zdrojů energie s sebou v posledních letech přinesl jeden problém. Jak a kam uložit energii, vyrobenou v době přebytků, pro použití v čase nedostatku. Problém mohutní a na autora levného, efektivního a bezpečného řešení čekají pohádkové zisky.

Nutno říci, že jeden druh dnes využívaného úložiště by k tomuto účelu vhodný byl. Je levný, dokáže bez větších problémů poskytnout až desetitisíce cyklů „nabití“ a „vybití“ s účinností, která se u moderních typů pohybuje v rozmezí slušných 75 až 77 procent. Jde o přečerpávací vodní elektrárny. Využijme jich pro ilustraci toho, jak masivní kapacitu musejí mít úložiště energie v rámci státu, který se rozhodne více pracovat s obnovitelnými zdroji.

Vyjdeme-li z toho, že Česko spotřebuje denně v průměru 160 GWh elektrické energie (2014),¹⁾ pak bychom celé toto množství dokázali (teoreticky) uskladnit s pomocí 41 vodních přečerpávacích elektráren Dlouhé stráně (největší středoevropské stavby svého druhu). Máme však jen čtyři podobná zařízení a míst na stavbu dalších je minimum. A to jsme na tom lépe než převážně rovinaté země, jakou je Belgie.

Ostrovní kobliha

Belgičané se rozhodli do roku 2025 zavřít jaderné elektrárny a řeší hned dva s tím spojené problémy: jak nahradit 5860 MW produkce elektřiny a jak ji ukládat. Pokud jde o zdroje, sázejí na větrné farmy, v otázce úložišť na světově unikátní projekt umělého mořského ostrova iLand. Jde o monstrum dlouhé 1,5 km a široké 2,5 km, vyčnívající 9 m nad mořskou hladinu v dohledu belgického města De Haan. Duté nitro ostrova má tvořit tlaková nádoba ve tvaru protáhlé pneumatiky, do níž budou obří kompresory při „nabíjení“ vtlačovat vzduch. Při „vybíjení“ bude tentýž vzduch roztáčet turbíny, produkující až 500 MW elektřiny po dobu 4 hodin. Účinnost principu je kolem 50 procent. Na teoretické maximum 70 procent jej však může posunout zužitkování tepla, vznikajícího stlačováním plynu při nabíjení.

Zatímco Belgičané o svém iLandu zatím jen sní, přes určité potíže s výstavbou se ke spuštění blíží úložiště stlačeného vzduchu v texaském Anderson County a britském Cheshire, přičemž druhé z nich by mělo mít skladovací kapacitu 800 MWh. To je dvacetkrát více, než jakékoliv dosud postavené úložiště, určené výlučně pro skladování energie obnovitelných zdrojů s pomocí stlačeného vzduchu.

Slabé superbat erie

Němci, kteří se rozhodli do roku 2022 zbavit jaderných elektráren a k roku 2035 pokrýt 60 procent spotřeby z obnovitelných zdrojů, vyvíjejí obří baterie. Největší evropské zařízení tohoto druhu se skrývá od roku 2014 u městečka Schwerin v budově o velikosti tělocvičny. Obsahuje 25 600 lithium-manganových baterií, které jsou schopny uložit až 5 MWh elektrické energie.

Je to však málo ve srovnání s největší americkou baterií (nacházející se v Kalifornii blízko obří větrné farmy Tehachapi) o kapacitě 32 MW. Do budoucna kapacita poroste. Švýcarský podnikatel Josten Eike hodlá v Severní Karolíně vybudovat obří továrnu na průmyslové lithiové baterie s kapacitou 2 MW, schopné vydržet 50 000 cyklů nabití a vybití. Eike je chce montovat do lodních kontejnerů a ty pak vozit na místo určení a skládat je do superbaterií jako jednoduchou stavebnici.

Kdo překoná vodu

Pokrok v tomto odvětví je nezadržitelný a rychlý. Sleduje ostatně vývoj energetiky, která míří k větší decetralizaci zásobování energií. Bude zajímavé sledovat, jaká technologie ukládání energií vezme primát současným přečerpávacím elektrárnám s podílem 99 procent instalovaného výkonu na všech úložištích planety.

Noví vynálezci to nebudou mít lehké. Srovnání fyzikálních parametrů jednotlivých existujících technologií, které provedli Charles Barnhart a Sally Bensonová ze Stanfordovy univerzity, ukázalo, že v poměru skladované energie a energie investované do výroby, tzv. ESOI (energy stored on investment), dnes vychází jako vítěz jednoznačně skladování energie ve stlačeném vzduchu – poměr 1 : 240 (úložiště dokáže za dobu uvažované životnosti 30 let udržet 240krát víc energie, než kolik bylo nutné k její stavbě). Na druhém místě skončily přečerpávací vodní elektrárny (ESOI 1 : 210), následované s drtivým odstupem bateriemi Li-on (1 : 10), sodíkovo-sírovým akumulátorem (1 : 6) či olověnými akumulátory (1 : 2).

Co bude dál? Do branže se chystá krom amerického podnikatele Elona Muska i česká firma He3da, která už dokončila vývoj lithiové baterie, jejíž kilowatthodinový modul údajně poskytuje patnáctkrát vyšší maximální výkon než v současnosti využívané technologie. Baterie, jejichž účinnost má být přes 95 procent, chce firma začít vyrábět od příštího roku. No, uvidíme.