Vyrábět a spotřebovávat energii
je třeba co nejefektivněji
a nejekologičtěji. Aby se
racionální záměr proměnil
v realitu, vystupuje do popředí stále
naléhavěji problematika velkokapacitní
akumulace vyrobené energie.
V posledním období ji umocnil nástup
provozně nevyzpytatelných alternativních
zdrojů a blížící se vlna smart
systémů a elektromobility. Výrazně
posílí význam energetického sektoru
v regionech.
Nejde pouze o nové generace výkonných
baterií pro budoucí flotilu
elektromobilů v ulicích našich měst
a obcí, anebo pro nové modely výrobní
a spotřební techniky. Byť i ony
nepochybně projdou řadou principiálních
proměn: co do své konstrukce
i nových provozních vlastností. Experti
jsou vzácně zajedno: s předstihem
a urychleně nutno řešit především
velkokapacitní energetické operace.
Odhady investic, kolik budou muset
průmyslově vyspělé země jen v této
dekádě vynaložit na moderní systémy
ukládání momentálně nespotřebovávané
energie, už přesáhly magickou
hranici 100 mld. USD.
Technicky nejjednodušší řešení představuje
tzv. časový posun výroby a odběrové
špičky. Záleží ovšem na mnoha
faktorech a ne všude je ekonomicky
proveditelný. Pokud optimalizace obou
etap není možná výlučně organizačními
zásahy, lidé aplikují přírodní nosiče
energie - zejména vodu a vzduch.
PŘEČERPÁVACÍ VODNÍ
ELEKTRÁRNY
Systémy přečerpávání vody s použitím
momentálně vygenerované, ale jinak
neupotřebitelné energie (zejména
v noci) a její dočasná blokace ve vodních
rezervoárech v odlišné výšce
se osvědčily již v minulosti. Zpětný
přesun vodního masivu do dolní nádrže
v době špičky umožňuje operativně
roztočit turbíny hydroelektráren
a ekologicky řešit požadavky na zvýšený
odběr proudu.
Vyrostly také v ČR. Zatím nejsofistikovanější
přečerpávací vodní elektrárna
u nás běží v jesenických Dlouhých
Stráních. Její instalovaný výkon
činí 2 x 325 MW. Výškový rozdíl
obou nádrží dosahuje 510 m. Provozní
objem horního rezervoáru představuje
až 2 580 000 m3.
Přečerpávací vodní elektrárny
s energetickou efektivitou (tj. poměrem
mezi získanou a spotřebovanou
energií) 70-75 % jsou jednoznačně dominantním
nástrojem dočasné blokace
vyrobené elektřiny. Jejich celosvětový
potenciál osciluje mezi 125 -130 000
MW. Nepatří však k levným a k rychle
realizovatelným nástrojům energetické
politiky. Navíc: pro některé
producenty a spotřebitele energie jsou
zbytečně velké.
KOMPAKTNÍ GPM
Pro skromnější požadavky se nabízejí
jiné instrumenty. Kupříkladu skladování
energie v kompaktním modulu
GPM (Gravity Power Module). Také
on je založen na technicky jednoduchém
principu dvojice vzájemně propojených
rezervoárů o různém objemu,
jež se zaplňují vodou. Pokud to
ale přírodní podmínky dovolují, lze
pro jeho konstrukci a provoz využít
i přírodní kaverny. Při přečerpávání
vody mezi nimi dochází k pohybům
pístu. Tok vytlačované vody přes generátor
se stává zdrojem nové energie.
Předností modulu GPM je možnost
jeho instalace takřka bezprostředně
na lokalitě se zvýšenou spotřebou energie.
A protože modul lze sestavit i z metalických
cisteren, je-li to nezbytné, provozovatelé
a uživatelé mohou několik
modulů zřetězit do funkční sestavy podle
svých individuálních možností a potřeb.
Efektivita provozování modulu
GPM v konkrétních podmínkách (kupř.
americké Kalifornie) už přesáhla 80 %.
ENERGETICKY OSEDLAT
LZE I VZDUCH
Ne všichni výrobci a spotřebitelé
disponují při rezervaci a exploataci
energetického potenciálu dostatkem
vody. V takových případech se (logicky)
nabízí metoda využití stlačeného
vzduchu CAES. Největší zkušenosti
s ní mají američtí a němečtí energetici.
Akademicky je vše jasné: vzduch
je nutno v době přebytků energie stlačit
a naopak (v okamžicích zvýšené
poptávky po energii) jím promyšleně
roztočit turbíny.
Vzduch však není voda. Řadou
svých chemických vlastností a fyzikálních
projevů se obě média od sebe
odlišují. Vzduch se při kompresi zahřívá
a při expanzi naopak ochlazuje.
Provozovatelé systému CAES tak nemalou
kvótu energie ztrácejí. Nejdříve
při jímání vzduchu a následně při jeho
vynuceném ohřívání. Výsledek: cca
40procentní účinnost systému. A aby
všem trablům nebyl konec: k citovanému
ohřevu nutno další energii dokupovat
(kupř. ve formě zemního plynu)
a čelit důsledkům emisní zátěže při
jeho spalování.
EXISTUJÍ JINÉ VARIANTY?
Výzkum v oborových laboratořích
po celém světě pokračuje. Vedle kapacitně
nedostačujících a provozně
i bezpečnostně problematických řešení,
kupř. nových konstrukcí obřích
setrvačníků, periodických ohřevů
teplonosných materiálů a následného
odběru takto dislokované energie, se
největší naděje upínají na perspektivní
oblast nanotechnologií.
Profesor John Calbert z California
Energy Council doporučuje neplýtvat
silami a prostředky. Připomíná, že
největší velkokapacitní rezervoár dodnes
představují světové oceány, resp.
obří masa energie mořského přílivu
a odlivu. Ta je (na rozdíl od proměnlivých
cyklů solární a eolické energetiky)
provozně dobře predikovatelná
a technicky zvládnutelná po celých 24
hodin, a to i bez složitých a drahých
rezervačních systémů. Přímořské
a suchozemské státy by měly podle
něj namísto drahých a složitých stavebních
a technických projektů koncentrovat
své úsilí a naučit se tuto
přírodní velkobaterii využívat co nejefektivněji.
