• Blog
  • Uskladňování energie jako účinná zbraň v boji s emisemi

Uskladňování energie jako účinná zbraň v boji s emisemi

Zveřejněno 22. 01. 2020 | Autor Radoslav Stompf

S rostoucí průměrnou teplotou a počtem přírodních katastrof způsobených extrémním počasím se zintenzivňuje také debata o snižování až eliminaci emisí skleníkových plynů. Ne všechny sektory a odvětví ale bude tak snadné dekarbonizovat.

Ještě v roce 2018 vyšla podrobná zpráva, která tyto sektory pojmenovala a vyčíslila jejich podíl na celkových emisích. Na grafu tak můžete vidět, že až čtvrtina všech emisí patří do kategorie těžko eliminovatelných. Dnes už sice máme technologie, které dokáží tento problém řešit. Často jim však chybí dostatečné prověření časem, což se projevuje jejich vysokými cenami. V mnoha zemích navíc absentuje politická vůle s emisemi výrazněji bojovat.

V letecké, námořní a dálkové silniční dopravě se jako nadějná řešení ukazují alternativní paliva. Ať už na bázi vodíku, amoniaku, bio- nebo syntetická paliva, jedno mají bohužel společné – cenově zatím nedokáží klasickým fosilním palivům konkurovat. Zvyšování rozsahu výroby by mohlo ceny stlačit níž, stejně jako přivést nové investice do výzkumu a vývoje. Chybí však motivace na straně odběratelů.

Cena hraje roli i v případě oceli a cementu. Tyto, pro moderní ekonomiku nezbytné materiály, zatím nedokážeme vyrábět bez emisí. Evropa je sice v jejich redukci nejdál, naráží však na problém levnější konkurence. Ta pochází tradičně ze zemí, které do redukce emisí tolik neinvestují – např. Čína. I proto je důležité globální řešení.

Poptávku vyrovnávající elektřina - emisní strašák

Přechod na obnovitelné zdroje (OZE) se dnes jeví jako logické i ekonomicky výhodné řešení problému s emisemi v energetice. V případě elektřiny ale platí, že poptávka se musí rovnat nabídce. Tím se dostáváme k problému variabilní (nepředvídatelné) zelené energie a ke zvýšené potřebě takzvané poptávku vyrovnávající elektřině. Vyrábějí ji elektrárny, většinou poháněné fosilními palivy, které jsou schopné rychle reagovat. Dekarbonizace této části energetického odvětví sice není jednoduchá, ale je reálná. A především je hlavní oblastí, na kterou se zaměřujeme ve FUERGY.

Ačkoliv se energetickému sektoru jako celku v mnoha zemích během posledních let dařilo dokonce výrazně snižovat množství emisí, největší zásluhu na tom měl přechod od uhelných na plynové elektrárny. Ukazuje se, že OZE spíše pomáhají vykrýt rostoucí poptávku, než aby nahrazovaly klasické elektrárny na fosilní paliva. Pokud bychom chtěli, aby od roku 2018 žádné nepřibyly, musel by nárůst OZE být více než 3,5x větší, než reálně byl. I tak ale můžeme očekávat postupné vytlačování fosilních paliv z energetiky. OZE však samy o sobě nejsou schopné fosilní elektrárny úplně nahradit, právě kvůli zmiňované nepravidelnosti výroby energie.

Slunečno ale větrno, v noci déšť

Asi tak nějak by mělo vypadat ideální počasí pro OZE. To však (zatím) ovládat nedokážeme a záložní elektrárny potřebujeme i kvůli nesouladu výroby a spotřeby energie, které je způsobeno denními spotřebními špičkami, mimořádnými událostmi jako vlna veder, nebo střídáním ročních období. Bezemisní řešení tohoto problému se přitom skrývá pod pojmem „energetická úložiště“. Navíc způsobů, jak energii skladovat je hned několik. Dnes rozlišujeme 4 kategorie úložišť: mechanická, chemická, elektrochemická a termální.

V případě krátkodobých výkyvů, způsobených počasím nebo spotřebními špičkami, jako je Duck Curve, se největší popularitě v poslední době těší lithium-iontové baterie. Díky své škálovatelnosti jsou již dnes výhodným řešením i pro domácnosti. To však platí jen při vyrovnávání krátkodobých výkyvů. Pokud by si na sebe měla tato technologie sama vydělat, musela by se baterie nabíjet a vybíjet poměrně často, i několikrát denně. Software, jakým je brAIn od FUERGY, dokáže nejen sestavit velmi přesné predikce o výrobě a spotřebě, ale dokáže také velice rychle reagovat při řízení nabíjení a vybíjení. Díky tomu dokáže zkrátit návratnost investice na pouhých pár let.

Energetická spíž na zlé časy

Problém však nastává při dlouhodobějších výkyvech v řádech týdnů nebo dokonce měsíců. Tady už totiž klasické baterie přestávají dávat ekonomický smysl. Naštěstí odborníci již dávno pracují s různými metodami, jak energii uchovávat také dlouhodobě.

Velký význam mají mechanické metody využívající gravitační a kinetickou energii, které jsou technologicky jednoduché a odolné vůči ztrátám energie v čase. Patří sem například přečerpávání vody (případně jiné kapaliny) nebo stlačený vzduch. Možností je však víc, třeba „betonové vláčky“ jezdící do kopce a zpět z něj, nebo jeřáb, který zdvihá a zase skládá cihly. Aby byly tyto metody co nejlevnější, často je zde snaha o využití vhodných přírodních podmínek a již existující infrastruktury. Ve Spojeném království například zvažují využití starých důlních šachet, ve kterých by zdvihali a zase spouštěli několikatunová závaží.

Překvapivě se ukazuje, že skladovat energii ve formě tepla umíme v některých případech lépe, než jako elektřinu, a to i na delší období. Typicky například ohříváním relativně levných materiálů, jako je písek, různé horniny nebo třeba beton. Základem je však pokaždé velmi dobrá izolace, kterou většinou poskytuje geologické podloží. Největší termální úložiště energie s objemem až 200 000 m³ se nachází ve městě Vojens v Dánsku a umožňuje celoročně pokrývat až 50 % jeho potřeby tepla. To vše jen prostřednictvím slunečního záření.

Chemické řešení dlouhodobého uskladnění elektřiny představují alternativní paliva. Baterie, z kategorie elektrochemických řešení, také nejsou úplně ze hry. Takzvané průtokové redoxní baterie fungují na principu uskladnění energie prostřednictvím dvou elektrolytů. Taková baterie má vysokou odolnost vůči samovybíjení i dlouhou životnost. Největší nevýhodou je tak momentálně poměrně drahé vanadium - které se pro výrobu nejčastěji používá. Výzkumníci však intenzivně a úspěšně hledají levnější alternativy, a to i na bázi organických sloučenin. Největší vanadiová průtoková baterie s kapacitou až 800 MWh by měla být dokončena tento rok v provincii Dalian v Číně.

Technologie a způsoby, jak eliminovat emise tedy máme, některé jen potřebují trochu víc času, investic a především politické podpory. Mezitím je však můžeme snižovat alespoň jako jednotlivci. Jak to dělat co nejefektivněji? O tom si povíme již brzy. Proto nás nezapomeňte sledovat i na sociálních sítích.

We are living in the future of energy. Are you?

Tags

Nepřehlédněte

  • Zprovoznili jsme největší bateriové úložiště na Slovensku! První smart bateriové řešení brAIn s kapacitou 432 kWh je oficiálně v provozu a předvádí výborné výsledky. A to i ve chvílích, kdy se umělá inteligenc… Více
  • Jak vidí budoucnost energetiky nový obchodní ředitel FUERGY - Miroslav Struž? Jaké změny v energetice můžeme v nejbližší době čekat? A v čem vlastně spočívá její decentralizace? I to jsou témata, o kterých jsme si povídali s obc… Více
  • Na ECO ENERGY TOUR s Thomasem Puskailerem učíme studenty šetřit energii Víte, jak vzniká elektrická energie? Jak jí můžete šetřit a proč byste to vlastně měli dělat? A víte, které spotřebiče mají největší spotřebu? Více

Osobní údaje

FUERGY model

Neplánuji využívat fotovoltaické panely
Plánuji koupi fotovoltaických panelů
Už využívám fotovoltaické panely
Už mám elektromobil
Plánuji koupi elektromobilu
Neplánuji koupi elektromobilu
Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.

Kontaktuje nás

Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.

Kontaktuje nás

Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.