Obnovitelné zdroje: kapacity pro akumulaci elektřiny

Mají-li obnovitelné zdroje energie pokrývat v budoucnu významný podíl spotřeby energie a zvláště elektřiny, musí mít v energetickém mixu vysoký podíl větrné a fotovoltaické elektrárny, jejichž výroba je nepravidelná a nelze jim vždy přizpůsobit spotřebu. Pokud se nepodaří nalézt jiné řešení, bude část elektrické energie nějakým způsobem akumulována.

Elektrickou energii lze přímo skladovat pouze v kondenzátorech nebo indukčnostech. Pro skladování většího množství energie by však toto řešení bylo extrémně materiálově náročné. K akumulaci elektřiny se proto používají vratné přeměny na jiný typ energie. Nejčastěji používané jsou energie mechanická – přečerpávací elektrárny, setrvačníky a stlačený vzduch – a energie chemická – různé typy akumulátorů od tradičních olověných až po perspektivní průtokové akumulátory.

V ostrovních systémech jsou obvykle požívány olověné akumulátory, hlavním důvodem je cena. K akumulaci elektřiny v elektrizačních soustavách se však využívají téměř výhradně přečerpávací elektrárny. Podíl všech ostatních technologií dohromady je menší než 1 %, viz obrázek dole. V uvedeném přehledu jsou však zahrnuty pouze kapacity připojené do elektrizační soustavy.

Obrázek: Celosvětová akumulační kapacita pro elektrickou energii (upraveno) [Fraunhofer Institute, EPRI]

Obrázek: Celosvětová akumulační kapacita pro elektrickou energii (upraveno) [Fraunhofer Institute, EPRI]

Mimoto existují významné akumulační kapacity v automobilech. Každý osobní automobil obsahuje startovací akumulátor o kapacitě minimálně 0,5 kWh a výkonu minimálně 50 W. Uvedené hodnoty předpokládají vybíjení o 30 % jmenovité kapacity proudem C10 – hodnoty jsou zvoleny s ohledem na skutečnost, že naprostá většina akumulátorů ve vozidlech jsou olověné. Při celkovém počtu automobilů v České republice (4,3 mil. registrovaných osobních vozidel) to představuje kapacitu minimálně 700 MWh a výkon přes 200 MW.

Celosvětově je kapacita akumulátorů ve vozidlech srovnatelná s kapacitou přečerpávacích elektráren – při výkonu přes 40 GW lze z akumulátorů získat až 120 GWh energie. Pokud by se do budoucna ve větší míře rozšířily elektromobily nebo hybridní automobily, kapacita mobilních akumulátorů by se výrazně zvýšila. Kapacita akumulátoru v elektromobilu se běžně pohybuje kolem 30 kWh s odpovídajícím výkonem při vybíjení.

Plné využití kapacity akumulátorů ve vozidlech pro regulaci elektrizační soustavy je možné jedině v případě, že bude vybudována odpovídající infrastruktura umožňující připojení vozidel k elektrizační soustavě, kdykoli budou mimo provoz. Další omezení vyplývá ze snížení životnosti akumulátorů vlivem většího počtu nabíjecích cyklů.

Všechny výše uvedené možnosti je možno využít pouze ke krátkodobé akumulaci v cyklu dnů, nejvýše týdnů. K sezonní akumulaci energie je nutno použít nosič s vysokým obsahem energie a snadnou skladovatelností, pokud možno s minimálními ztrátami. Zpočátku byly vkládány velké naděje do vodíku, ten by však vyžadoval vybudování nové infrastruktury. Vodík je však možno využít spolu s oxidem uhličitým k výrobě syntetického metanu, což je v podstatě zemní plyn, pro který již infrastruktura s dostatečnými kapacitami pro sezonní akumulaci existuje. Celková účinnost v podstatě všech způsobů akumulace se pohybuje kolem 50 %, pokud zahrneme celý životní cyklus akumulátoru včetně těžby surovin, výroby akumulátoru, ztráty v provozu a spotřebu energie na konečnou likvidaci nebo lépe recyklaci. Z hlediska efektivního využití vyrobené energie proto vždy bude výhodnější využití energie v době a místě její výroby.

Bronislav Bechník
Czech RE Agency, o. p. s. je nezisková společnost, která propaguje úspory, obnovitelné zdroje energie a trvalou udržitelnost

Vydáno: 30. září 201

vytisknout nahoru

České fotovoltaické průmyslové asociace

EUROPEAN PHOTOVOLTAIC INDUSTRY ASSOCIATION