Úkol pro zájemce o Nobelovu cenu: ukládání elektřiny

Největší brzdou rozvoje světové energetiky je, že lidstvo dosud neumí ve velkém skladovat elektřinu. Od roku 1882, kdy byla postavena první přečerpávací elektrárna, jsme se v řešení tohoto problému příliš neposunuli.

Domácí bateriové úložiště energie Tesla Powerwall
foto: Tesla

Jeho palčivost v posledních deseti letech prohloubil raketový nástup výrobně nestabilních obnovitelných zdrojů energie. Závodu v hledání řešení se účastní na celém světě mnoho týmů včetně českých. Na vítěze čekají sláva a bohatství, a pokud bude řešení založeno na nějakém novém principu, tak možná i Nobelova cena.

Většina účastníků soutěže se v současnosti věnuje rozvoji bateriových úložišť využívajících lithium-iontové baterie (Li-Ion). Jejich výhodou je především schopnost poskytnout uloženou elektřinu velice rychle, v řádu sekund až milisekund, což má značný význam zejména při zajišťování stability elektrické sítě.

Nevýhodou je omezená kapacita. I hodně velká současná bateriová úložiště poskytují proud nanejvýš po dobu několika hodin. Největší z nich koncem loňského roku uvedla do provozu v Austrálii společnost Tesla. Hlavním úkolem systému o výkonu 100 MW je ochrana tamní sítě před blackoutem.

V Evropě je největší bateriový systém v Jardenlundu nedaleko německo-dánské hranice. Postavila jej dánská společnost Eneco ve spolupráci s Mitshubishi, má výkon 48 MW a kromě regulace sítě má v budoucnu sloužit i k vyrovnávání nestabilní výroby proudu ve větrných elektrárnách rozmístěných v Severním moři.

Celková výrobní kapacita bateriových úložišť v Německu je v současnosti asi 150 MW, ale do konce letošního roku by měla vzrůst na 700 MW. Další větší systémy letos vznikají v Belgii a Švýcarsku. Celková současná kapacita evropských bateriových úložišť se odhaduje na přibližně 3 000 MW.

V Česku jsou aktuálně instalována dvě bateriová úložiště, každé s výkonem přibližně 1 MW. První vybudovala v Prakšicích nedaleko Uherského Hradiště společnost Solar Global ve spolupráci s holandskou firmou Alfen.

Druhé vzniklo ve spolupráci Siemensu a E.ON v Mydlovarech u Českých Budějovic. Společnost ČEZ zahájila letos v květnu přípravnou fázi projektu velkokapacitního bateriového systému pro ukládání energie s kapacitou 3 MW v areálu elektrárny Tušimice. Zařízení bude od příštího roku využíváno i k testování různých režimů poskytování podpůrných služeb.

Vývojem a výrobou bateriových systémů se zabývají i některé české firmy. Společnost přišla s li-Ion bateriemi nové generace využívajícími nanotechnologie. Nové baterie mají výrazně lepší bezpečnostní charakteristiku a měly by najít uplatnění nejen v automobilovém průmyslu, ale i v bateriových úložištích.

Zaměření výrobců úložišť na Li-Ion baterie má za následek celosvětově strmý růst poptávky po lithiu a tím i jeho ceny a následně ceny baterií. I proto některé týmy jdou cestou tzv. vanadových průtočných baterií (Vanadium Redox Flow Battery – VRFB).

Jejich největší výhodou oproti Li-Ion bateriím je především několikanásobně vyšší životnost i účinnost. V USA je v provozu 2 MW systém, ale v čele rozvoje VRFB jsou nyní Číňané. Ti mají v rámci svého národního energetického plánu ve výstavbě 10 MW úložiště v provincii Liaoning a v přípravě dokonce i projekt o výkonu 200 MW.

Pozadu nezůstává Německo, kde chce firma Ewe Gasspeicher vybudovat 120MW úložiště v bývalém solném dole nedaleko města Jemgum v Dolním Sasku. V Česku se VRFB ve spolupráci se Západočeskou univerzitou a Vysokou školou chemicko-technologickou věnuje malá start-up firma Pinflow Energy Storage.

Zajímavá alternativa ukládání energie se ověřujev Anglii ve městě Bury poblíž Manchesteru. Systém LAES (Liquid Air Energy Storage) využívá přebytky elektřiny z fotovoltaických panelů ke stlačování a zkapalňování vzduchu, který se pak uchovává v ocelových tancích a v případě potřeby opět přemění na elektřinu. Jednotka o výkonu 5 MW byla uvedena do provozu letos koncem května.

Na podobném principu pracují úložiště energie systémů Power to Gas a Power to Heat (P2G resp. P2H). V systému P2G se elektřina v době jejího nadbytku v síti použije k výrobě vodíku nebo metanu, který se pak přidává do zemního plynu. Systém P2H využívá přebytky elektřiny k výrobě tepla, jeho akumulaci v kotli a následně opět k přeměně na elektřinu.

Na vývoji P2G se už do roku 2006 podílí i český Ústav jaderného výzkumu Řež, kde pracuje systém ukládání přebytků energie z fotovoltaických panelů do vodíku. Skládá se z fotovoltaické elektrárny, elektrolyzéru PEM (elektrická energie – vodík), zásobníku na stlačený vodík, palivového článku PEM (vodík – elektrická energie) a připojení do distribuční sítě.

Systém P2G je hodně využíván v Německu, kde mají v provozu 17 instalací s výkonem v řádu vyšších jednotek MW. Pro příští desetiletí ale plánují kapacity o jednotkovém výkonu až 100 MW. Jen tak je reálné uskutečnění plánu německé vlády, podle kterého by země měla do roku 2030 mít celkovou kapacitu úložišť až 3000 MW.

Ještě ambicióznější plány má Kalifornie. Americká Národní laboratoř pro obnovitelnou energii odhaduje, že pokud má tento unijní stát do roku 2030 pokrývat svou spotřebu elektřiny z 50% solární energetikou, bude potřebovat technologie pro ukládání energie o výrobní kapacitě 15 GW. To je 66 krát víc než je současná kapacita energetických úložišť v celých USA.

Reakcí na tento plán je na první pohled sisyfovský projekt ARES (Advanced Rail Energy Storage). Stejnojmenná kalifornská společnost buduje nedaleko městečka Pahrump v Nevadě deset kilometrů dlouhou trať, která má převýšení kolem 8 %.

Jezdit po ní bude těžkotonážní vlak tažený elektrickou lokomotivou. V době přebytku elektřiny vyrobené v okolních fotovoltaických a solárních elektrárnách vyjede na kopec a v čase energetické špičky se stovky tun hmoty díky gravitaci rozjedou z kopce dolů.

Motory lokomotivy přepnuté do rekuperačního režimu přitom budou vyrábět elektřinu. Společnost předpokládá, že tak získá špičkový energetický zdroj o výkonu 50 MW. Menší ověřovací systém prý prokázal, že zařízení je schopné pracovat s účinností až 85 %.

tisková zpráva

51 Comments on “Úkol pro zájemce o Nobelovu cenu: ukládání elektřiny”

    1. No někomu asi jo, když využije jen 2x do měsíce.
      Já to

      No někomu asi jo, když využije jen 2x do měsíce.
      Já to mám jako pojistku bez ohledu, že je to teď zdarma, ani mne nenapadlo ho vracet, třeba sami uznají a něco nám sleví.

      Jinak i po zavedení jednorázové platby to může být pro majitele čipu nabíjení výhodnější, stejně jak průkazka na vlak, autobus nebo šalinu (tramvaj, elektrikou), kde je to výhodnější při častějším nabíjení.

      Tady se ale hlavně řeší spekulace co a jak bude než to co je.

      1. Jo, já to taky využiju tak 2x do měsíce. Ale zas jsem
        Jo, já to taky využiju tak 2x do měsíce. Ale zas jsem chtěl ČEZ trochu podpořit, přece jen je jeden z mála, kdo tady ty nabíječky vážně staví a je nepravděpodobné, že by na tom někdy nějak podstatněji začal vydělávat…

        1. My všichni (tím nemyslím jen elektromobilisty) už ČEZ
          My všichni (tím nemyslím jen elektromobilisty) už ČEZ podporujeme tolik, že nabíječky ho nevytrhnou, pokud by na ně nedostal dotace tak je stavět nebude, to si piš.
          Jelikož na tom nevydělává podle svých přestav a jeho zvyklostí, tak je dřív nebo později vše jako celek prodá a vydělá dvojnásob, nejen na dotaci ale i na spotřebě.

          Opravdu ale opravdu, ČEZ není firma, která potřebuje od nás nějak zvlášť podpořit!

        2. Myslím, že příjmu ČEZu z nabíječek jsou tak nízké,
          Myslím, že příjmu ČEZu z nabíječek jsou tak nízké, že je skoro jedno když to placení vypnou. Věřím, že ztráty ve vedení v ČR dosahují stonásobných hodnot, co se odebere z nabíječek.

          Přemýšlel jsem, kdy se ta investice zaplatí nějakému provozovateli. Když si vezmu cenu nabíjecí stanice 800 tis. Kč a cenu 2,- Kč za 1 kWh (mimochodem tuhle cenu mají nasmlouvanou velké nemocnice v Praze), tak při denním vytížení 30% času a průměrném nabíjecím výkonu 40 kW a ceně 8,- Kč/kWh to vychází měsíčně 51.840,- Kč hrubý zisk na elektřině. To nevypadá do budoucna úplně špatně. Samozřejmě nyní je vytížení v řádu několika procent. Problém je v počtu aut, to je jasné. Tam kde není dostatečná kapacita vedení, dá se to řešit bateriovými bloky, které jsou zásobárnou energie pro nabíjení, kam neustále „přitéká“ energie ze slabšího přívodu sítě a pak se rychleji vybíjí do aut. Řešení tedy je pro každé místo, samozřejmě je to otázka ceny.

  1. Pokud opravdu má někdo dostat Nobelovu cenu za bateriové
    Pokud opravdu má někdo dostat Nobelovu cenu za bateriové technologie, je to John Goodenough, vynálezce Li-ion článků, který ve svých 95 letech nedávno publikoval článek o nově vyvinutém Li-ion článku s naprosto zázračnými vlastnostmi, téměř „too good to be true“.
    Každopádně, co se týče problému ukládání elektřiny, nikdy to nebyl problém akumulátorů, Ni-Fe akumulátory jsou na to naprosto postačující, suroviny na ně jsou levné a snadno dostupné a používal už je Edison. Problém byl vždy v jiných věcech. K baterii potřebujete dobrý grid-tied střídač, což byl cca do 80. let velký a drahý problém. A pak tu byl a je velký kulturní problém, (elektro)energetici jsou lidé, kteří když si na něco zvyknou, tak to velice těžko opouštějí. Zvykli si na regulaci sítě jinak a chtějí to dělat tak jak to vždycky dělali. Baterky se do nich fakticky teď cpou násilím.

      1. Toto som našiel už dávnejšie na nejakom fóre:
        Ni-Fe -od

        Toto som našiel už dávnejšie na nejakom fóre:

        Ni-Fe -od toho skoro všichni upustili. Je to energeticky hodně neefektivní (40-60% na akumulátoru), má to obrovskou spotřebu destilované vody a hodně rychlé samovybíjení. Problém je, že aby došlo k nabití Fe elektrody musí se nebíjet při značném přepětí, nad 1,6V a při tom už velká část proudu jde do elektrolýzy vody, takže uniká H2 + O2 a musí se dolívat furt destilka.
        Napětí počátku rozkaldu vody je 1,23V a se zvyšujícím se napětím stoupá exponenciálně. Některé elektrodové materiály rozklad vody oddalují, tak na článku může být rozumně ještě 1,45V. Olovo má obrovskou schopnost rozklad vody oddálit, proto na článku může být až přes 2V, ale je to nestabilní a hodně se samovybíjí. Je velká věda kolem toho zabránit elektrolýze vody v akumulátoru, nebo ji co nejvíce urychlit v elektrolyzéru.

    1. Renault nabizi moznost se vykoupit z najmu za baterku. Cenu
      Renault nabizi moznost se vykoupit z najmu za baterku. Cenu ale musi urcit dealer individualne. Zadne tabulky neexistuji. Jsou ruzne najemni podminky podle delky a poctu km rocne. Take bude rozhodovat aktualni kapacita baterky. A hlavne jak se dealer vyspal. Nejnizsi cena bude nejspis kdyz se auto i s baterkou koupi u dealera. Ma zajem se ho zbavit.

  2. Energia už uložená je s vlastným časom rozpadu a tak sa
    Energia už uložená je s vlastným časom rozpadu a tak sa nedá „ukladať“ inak než uložená už je v podobe ktorú poznáme ako hmota, dá sa potom už len premieňať alebo jej podoba v nám bežne známych usmernených elektrónoch (existuje celá kopa miónov aj ťažších ako jadrá z quarkov) zdržať ( nie udržať a už vôbec nie uskladniť ) ako náboj.

    Súdruhovia asi túžia po reverznom chemickom generátore. Správne pomenovanie, zjednodušuje zrejmosť možností. A tie sú momentálne prebádané do úrovne quantových javov a udalostí s tým v súvisiace, ktorým absolútne nerozumieme (bez šance).

    Takže … čo to kto vlastne hľadá ?
    Aha, nejaký zázrak, no čas ukáže.

  3. Kdyz plati einsteinova teorie relativity, tak staci zrychlyt
    Kdyz plati einsteinova teorie relativity, tak staci zrychlyt kousek hmoty (atom nebo jen elektron) na rychlost svetla a ulozena energie je nekonecne vysoka. Tak to delam doma kazdy rok pred zimou a mam vystarano. Takova prkotina a tolik rozruchu kolem.

    1. Nejste povinen platit za službu kterou nemůžete čerpat,
      Nejste povinen platit za službu kterou nemůžete čerpat, ovšem pokud se nemýlím tak momentálně nabíječky ČEZ fungují i bez čipu … takže vám v čerpání služby nic nebrání a proto asi nezbývá než se řídit smluvními podmínkami.

      1. Dobrý den,
        prosím jestli nemáte nějaké bližší info

        Dobrý den,

        prosím jestli nemáte nějaké bližší info ohledně těch ČEZ nabiječek? Já na možnost jednorázové platby za nabijení čekám jako na smilování. ČEZ už umožňuje zaplatit jinak než pronájmem čipu?

        Čip nechci, protože zas tak často bych u nich nenabijel, aby se mi to vyplatilo.

        Předem díky za odpověď…

        1. Teď to na jejich nabíječkách funguje bez čipu, stačí
          Teď to na jejich nabíječkách funguje bez čipu, stačí přijet, zapojit konektor do auta a zmáčknout start. Nabiješ kolik potřebuješ.

          Nic bližšího čez neřekl nikdy, ale bude to muset jednou (brzo) udělat, tak nevím jestli se máš na to těšit nebo ne.

    2. Zkušenost mám dobrou. Smlouva sice skončí za měsíc, ale
      Zkušenost mám dobrou. Smlouva sice skončí za měsíc, ale vyúčtování je ke dni vrácení čipu. Tak mi to řekli na přepážce a tak to i bylo. Nyní už mám čip zase. Byl jsem bez elektrouata proti původnímu plánu cca rok jen 3 měsíce. I tak jsem ale za čip ušetřil 1600Kč…

    3. Nemusíte vypovídat smlouvu… Stačí chip pozastavit –
      Nemusíte vypovídat smlouvu… Stačí chip pozastavit – vrátit na ČEZ a brát si ho třeba jen na víkend. Pošlou Vám ho i poštou (vždy nový) a platíte pouze za dobu držení chipu (cca 18Kč/den)!!! Možná tam už dali nějaký manipulační poplatek 100 Kč, ale přes zimu to takto fungovalo. Odzkoušeno, stačí zavolat a chip do druhého dne pošlou.

      1. Uz jsem to ukoncil. Skoda ze jsem to prerusovani neznal. To
        Uz jsem to ukoncil. Skoda ze jsem to prerusovani neznal. To bych si mohl ten chip vyzvednout jen ve dny kdyz budu potrebovat nabijet. Tak to muzou rovnou udelat nejaky dalkovy switch on/off proces a clovek si usetri papirovani a zbytecne jezdeni. Treba poslanim SMS ON a nebo OFF. Nabijecky jsou urcite porad online a umeji rozpoznat platne a neplatne chipy (treba ztracene/ukradene).
        V kazdem pripade ted cekam na uctovani dle spotreby.

              1. Nenavist je ponekud silny vyraz, spis sila zvyku z dob, kdy
                Nenavist je ponekud silny vyraz, spis sila zvyku z dob, kdy prohlizece i weby mely diakritiku dost na haku. A samozrejme „mechanicka pamet“.

                Ono tech pripadu, kdy chybejici diakritika resp. hrubky zpusobi, ze sdeleni je (i v kontextu) nesrozumitelne, zas tolik neni.

                Ale proste nejak nechapu jidi, kteri maji nutkavou potrebu vyjadrovat se (kritizovat) na diskuznich forech k forme, ne obsahu. Nebo potrebu zaujimat militantni postoj k nepodstatnemu jazykovemu detailu, aniz by si udelali alespon zakladni pruzkum treba na UJAC jako treba CEZobijec – prelepovac DObijecek (podle me jen dalsi cipis).

                1. Apple Macky uměly háčky čárky od začátku, ale ta
                  Apple Macky uměly háčky čárky od začátku, ale ta bezháčková PC buzerace doteď stále trvá, pořád si nemůžu na různých sítích v práci ukládat složky s diakritikou protože nějakej článek sítě s tím má problém. Fuck! Pořád mi něco brání používat rodnej jazyk. Nerd nazi ať si jedou třeba v klingonštině to mi je u zadele, ale pro mě nejsou kompy a sítě cíl, ale jen nástroj a pokud není nástroj ergonomický je k hownu.

                2. Tomu se říká technologie a omezení vzniklá z jejího
                  Tomu se říká technologie a omezení vzniklá z jejího vývoje.
                  Holt český jazyk nebyl zrovna mezinárodně používaný když se rozhodovalo jaká znaková sada se použije při velmi omezených možnostech tehdejší technologie.

                  Adapt or die.
                  Nic proti, ale je to takové univerzální pravidlo 😉

                  Je to tak trochu jako byste chtěl zrušit programovací jazyk COBOL… pff, taková vykopávka. Akorát by pár světových bank, všechny větší automobilky a obchodní řetězce přestaly fungovat 😉

                  Jistě, jde to změnit. Pole působnosti máte volné, nabídněte přepsání všech kritických kódů do něčeho co lépe splňuje novodobé vnímání technologií a jaké by měly být.

                3. Nepochopils to, mluvím o uživatelých a ne o progrmátorech
                  Nepochopils to, mluvím o uživatelých a ne o progrmátorech a IT.
                  Mě jako grafikovi je naprosto ukradený v který klingonštině je to napsaný. Pro mne je to jen nástroj.

                  btw. COBOL jsem se učil a použil jednou i s děrnejma štítkama. Už tehdá to patřilo do muzea. :))))

                4. Ne, mluvím o reáliích a ne o programátorské
                  Ne, mluvím o reáliích a ne o programátorské stránce.
                  Člověk se musí smířit s tím že je něco co neovlivní, nebo je nedokonalé – v tomto případě vývoj IT.
                  Pouze jsem vám poskytl malý náhled proč je těžké všude protlačit diakritiku.

                  Třeba právě proto, že COBOL pohání ekonomiku všeho ani o tom nevíte. Co naplat že jsou nové a lepší jazyky když velké molochy a korporace nemají koule na to přejít na ně ?

                  A toto je jen příklad PROČ nemůžete mít tu svou diakritiku všude… asi stejně jako nemůžete po každém chtít aby psal správně tvrdé a měkké i, nepsal foneticky a buhvíjak ještě.

                  Nic není dokonalé a rozčilovat se nad tím co nemohu změnit mi připomíná jednu taoovou modlitbu:
                  „Bože, dej mi sílu, abych změnil věci, které změnit mohu. Dej mi trpělivost, abych snášel věci, které změnit nemohu. A dej mi moudrost, abych obojí od sebe odlišil“

                5. napriek dobrým znalostiam gramatiky od času čo nie som
                  napriek dobrým znalostiam gramatiky od času čo nie som viazaný rád porušujem pravidlá. počínajúc veľkými písmenami, s blízkymi prehadzuje i/y a „píšem ako počujem“, teda napr. slovo „dyzident“, …

                6. Až Ti někdo dobije vůz, tak si potom nechoď stěžovat.
                  Až Ti někdo dobije vůz, tak si potom nechoď stěžovat. Jasně jsi byl varován. U soudu budeš mít smůlu. Je zajímavé, že pitomosti co si vymyslí v cajzlstáně musí celá republika přijmout. Nabubřelá ega se tam fakt koncentrují. A pokud né tam, tak ve formě psychopatů na různých stupních vedení firem. Naházet do Vltavy a nas.at z Karlova mostu.

Napsat komentář