Pokud chce Evropa (a my v jejím rámci) pokročit v nových metodách výroby a skladování energie, neobejde se bez zásadně nových přístupů a techniky pro velkokapacitní akumulaci vyrobeného proudu. To potvrdila i poslední výstava energetických inovací a oborová konference POWER-GEN EUROPE v Kolíně nad Rýnem. Její účastníci mohli v rámci Technical Tour navštívit projekt M5BAT v německých Cáchách. Podle Dr. Rainera Bussara, ředitele divize Industrial Batteries společnosti EXIDE Technologies, požadavek na akumulaci energie se zvyšuje s podílem výroby energie z alternativních zdrojů (OZE), zejména eolických a solárních. Jen hostitelská země Německo předpokládá další růst současného podílu výroby elektřiny z OZE 25 % na 40–45 % (v roce 2025) a 55–60 % (v roce 2035). V půli XXI. století to má být dokonce 80 %. O tom, že tento trend Němci realizují seriózně, mj. svědčí obrovské investice do větrných elektráren off-shore v Severním a Baltském moři. OZE však vytvářejí významnou fluktuaci toků energie v sítích a razantním způsobem se podílejí na nerovnováze mezi okamžitou výrobou a spotřebou energie. Kromě eliminace nepříznivých jevů v sítích mohou systémy akumulace elektrické energie pomoci při omezením výkonových špiček, při regulaci napětí i kvality elektrické energie, při kompenzaci jalového výkonu, zefektivnění provozů zdrojů v ostrovních sítích, při obnovení, stabilizaci a nezávislosti dodávek v lokálních či autonomních sítích, snížení emisí CO2 a snížení ceny elektřiny. V oblasti výkonů desítek kW až desítek MW elektrického výkonu a skladování v čase jednotek až desítek hodin se nejvyšší pozornost soustřeďuje pravděpodobně na technologie, které využívají elektrochemické procesy – na moderní olověné akumulátory, na akumulátory Li-Ion, příp. na technologie Redox-flow. PROGRESIVNÍ DÍLO ZA 11,4 MIL. EUR Projekt M5BAT vznikl jako pilotní projekt skladování energie. Výstavba započala v roce 2013, ke zprovoznění došlo o tři roky poději a do finálního dokončení v roce 2018 probíhá zkušební provoz a testování. Rozpočet na akci představuje 11,4 mil. eur. Z toho připadá 6,7 mil. eur na dotace. Hlavními partnery projektu jsou univerzita RWTH v Cáchách, distribuční společnost UNIPER (vznikla oddělením ze společnosti E.ON v reakci na německou politiku Energiewende), výrobce akumulátorů Exide Technologies s divizí GNB Industrial Power a výrobce invertorů SMA Solar Technology AG. Pilotní projekt využívá pěti různých technologií akumulátorů: Stacionární mokré olověné akumulátory s kapacitou článku 2 530 Ah. Celkem 300 článků je sériově spojeno do dvou řetězců (stringů) s výsledným napětím 480–810 V DC. Celkový instalovaný výkon činí 1,25 MW, resp. 1,4 MWh. Do článků se automaticky doplňuje voda. Elektrolyt v článcích je promícháván. Články jsou instalovány uvnitř místnosti s nucenou výměnou vzduchu s chlazením. Výrobcem článků je GNB. Uzavřené olověné gelové akumulátory s kapacitou článku 1 960 Ah. Celkem 306 (resp. 308) článků je spojeno sériově do tří řetězců, s napětím 500 (resp. 524–810 V DC). Jeden string je umístěn uvnitř objektu. Dva stringy spočívají ve standardním přepravním kontejneru na střeše objektu. Celkový instalovaný výkon je 0,4, resp. 0,6 MW. Výrobcem článků je GNB. Kromě olověných akumulátorů jsou instalovány, využívány a za provozu testovány akumulátory s technologií lithium-ion: Lithium Iron Phosfate (LFP), výrobce akumulátorů Qinous, resp. Samsung SDI. Do stringů je spojeno celkem 12 288 článků. Celkový instalovaný výkon činí 658 kW s kapacitou 654 kWh. Akumulátory jsou umístěny do racků ve vnitřní části objektu. Lithium manganese oxide Carbon (LMO), výrobce akumulátorů RES. Do stringů je spojeno celkem 1 920 článků. Celkový instalovaný výkon činí 2 344 kW. Akumulátory jsou umístěny do racků ve vnitřní části objektu. Lithium manganese oxide Titanate (LTO), výrobce akumulátorů Microvast. Do stringů je spojeno celkem 2 496 článků. Celkový instalovaný výkon činí 630 kW s kapacitou 207 kWh. Akumulátory jsou umístěny do racků ve standardním přepravním kontejneru na střeše objektu. SOLIDNÍ PA RAMETRY Významu a předpokládané perspektivě akumulátorů technologie lithium- -ion odpovídá jejich zastoupení v celkové skladbě: instalovaný výkon 3 632 kW a kapacita 3 205 kWh. Vlastní výkon (5 MW) a kapacita akumulace energie (5 MWh) zabezpečuje dodávku elektrické energie pro 10 000 německých domácností po dobu 1 hodiny. To bohatě koresponduje s průměrnou dobou výpadků dodávky elektrické energie v trvání 12,7 minut. Každý řetězec akumulátorových článků, resp. akumulátorů s výstupním napětím 500–800 V DC, s maximálním proudem 1 400 A a s maximálním výkonem 713 kW, je připojen na samostatný invertor (usměrňovač/střídač) se jmenovitým výkonem 630 kVA, typu Sunny Central Storage 630, výrobce SMA. Střídavé strany invertorů jsou připojeny na primární stranu oddělovacího transformátoru s převodem 315/10 000 V, přičemž transformátor má dvě primární vinutí. Proto je instalováno celkem pět oddělovacích transformátorů. Sekundární strany transformátorů jsou připojeny do distribuční sítě společnosti UNIPER s napětím 10 kV. Na řetězce akumulátorů a měniče navazuje rozsáhlý BMS (Battery Management System) a BESS (Battery Energy Storage System). Výstupy ze systému jsou k dispozici provozovateli, distribuční společnosti UNIPER a v určité míře i široké veřejnosti. Dispozičně je projekt vestavěn do objektu bývalé školní budovy, který bylo nutné rekonstruovat a zejména s ohledem na hmotnost technologie výrazně staticky zesílit. Navíc bylo nutné vybudovat vzduchotechniku nuceného větrání s chlazením. Pro baterie lithium-ion byl vybudován hasicí systém s plynným argonem. Ing. František Koukal, Cáchy
