Zájem o mikrosítě (resp. o lokální, ostrovní nebo distribuovanou energetiku) stoupá. Potvrdily to i analýzy nejčastěji používaných dotazů na serverech společnosti Google. Lokální sítě nejsou vynález poslední doby. Byly tu už za počátků elektrifikace, kdy ještě nebyly sjednoceny parametry napětí a frekvence. (A hned musíme složit poklonu prof. V.Listovi). Dnes se svět k pojetí mikrosítí vrací. Avšak za zcela jiných podmínek a ze zcela jiných důvodů. Je jich povícero: bezpečnost, dostupnost energie v místech, kde nelze zajistit síťové připojení a dnes i důvod maximální spořivosti. Vybavíme si ještě agregáty bývalé ČKD, jež pufaly typickým zvukem naftového motoru v přízemí každé velké budovy v Dillí, Kalkatě či Bombaji? Možná, že právě na tomto poli by se dnes mohla uplatnit česká dovednost stavby malých turbín a elektroagregátů. Nové alternativní zdroje energie, mikrospínače a usměrňovače a možnosti rychlého nahrazení výpadku dodávek elektřiny z rozvodných sítí, schopnost uložit elektřinu, skladovat ji ve velkém a rychle ji použít, nabízejí netušené možnosti. A jsou přirozenou reakcí na současné trendy vývoje a potřeby nepřerušené a bezpečné dodávky, resp. na bezpečnostní výzvu, jež vůči lidskému společenství vyvolaly násilné události na zeměkouli. CÍLE VĚDOMÁ PODPORA A IN VESTICE Co opravdu způsobilo citovaný zájem o mikrosítě a co z toho vyplývá pro výzkum, investice a vývoj zařízení v roce 2016? Především jsou to počty nových projektů (zvláště v USA), které jsou naplánovány, realizovány a propagovány všemi odbornými poradními servery pro podnikatele a investory. Ve zmiňovaných USA je to jasný důsledek pobídkových řízení některých amerických států zaměřených na realizaci projektů tohoto typu. Třeba stát New York vypisuje podporu 40 mil. USD jen na I. čtvrtletí roku 2016. Některé komunity mohou dostat podporu až 1 mil. USD na každý projekt. Už vloni zde vybrali 83 projektů mikrosítí a přidělili první peníze na studie proveditelnosti. Až následně lze žádat o další peníze na realizaci projektů. Další stát Connecticut nabídl na podporu mikrosítí 30 mil. USD. Organizace DEEP (Department of Energy and Environment Protection) připravila zákonné podmínky pro žadatele o podporu projektů mikrosítí a vloni podpořila již 11 projektů z dřívějších pobídek. Ruku v ruce s penězi jde i průzkum nových nabídek v oborech skladování energie, nefosilních zdrojů a pasivních prvků staveb, jež šetří spotřebu energie. Je to logický důsledek zájmu státu jak podpořit spolehlivost elektrické sítě, zvláště v zimních měsících, kdy kupř. oblasti Nové Anglie při výpadku distribuční sítě závisí zcela na dodávkách zemního plynu, jehož cena sleduje výkyvy cen elektrické energie. Na federální úrovni probíhají další aktivity. Finanční podpory jsou provázeny i změnami v regulačních předpisech dodávek a odběru energie směrem k lepšímu začlenění mikrosítí do systému státní rozvodné sítě. Vše je tedy důkladně zvažováno. Přesto jsou postoje velkých energetických společností dosti váhavé. Nová legislativní opatření se chystají i ve státě Illinois, kde společnost Commonwealth Edison doufá, že získá v soutěži finanční podporu společnou pro modernizaci sítí a dva mikrosíťové projekty. Podobné aktivity lze zaregistrovat i v Marylandu, Pensylvánii aj. Velké plány mají zvláště státy Aljaška a Havaj. Je však zajímavé, že ruku v ruce se zájmem o pojem mikrosítě, klesá zájem veřejnosti o termíny „chytré sítě“ a „solární energie“. Možná jde o zmatení v pojmech, ale má to i svou vypovídací hodnotu. Možným vysvětlením je naprostá komercionalizace solární energie, a tím i dostupnost dodavatelů. Tazatel se Googlu už neptá, zda ano, ale jak, kde a od koho. JAK MIKROSÍTĚ PRACUJÍ ? Obecný popis definuje lokální síť jako systém napájený vlastním zdrojem, který může fungovat i při odpojení od rozvodné soustavy. Přednosti jsou naprosto jasné. Bez počítačů a bez informačních systémů by se život v zemi průkopníků internetu prakticky zastavil. Mikrosítě mohou být v případě poruchy hlavních rozvodných sítí zásobovány mnoha zdroji: od konvenčních naftových motorů, přes malé turbíny, větrné generátory, až po záložní velkokapacitní baterie napájené kombinací zdrojů. A zde jsme tedy asi nejblíže pochopení zájmu, neboť běžné potíže (zejména vyladění napětí v celostátní síti a mikrosíti) je už technicky dobře vyřešeno. Přechod na provoz mikrosítě, při náhlé poruše hlavního vedení, je hladký a bez problémů. V případě výpadku lokální síť pracuje jako ostrovní provoz. Druhým důvodem vysoké atraktivity mikrosítí je chuť některých komunit o nezávislost na cenách provozovatelů celostátních rozvodných sítí. Relativní snadnost stavby některých alternativních zdrojů energie vytváří ostrovy energetického přebytku. Zatím jsme hovořili o situaci v USA a Evropě. Mikrosítě však plně korespondují s trendy vývoje v tzv. rozvíjejících se zemích, především Afriky, Jižní Ameriky. Interesují zájemce rovněž v Austrálii, Číně aj. Vývoj alternativních zdrojů a skladování energie zcela odpovídají rychlému přístupu k elektrické energii i na nejodlehlejších místech planety. Mikrosíť je vlastně rozšířený systém něčeho, co je známo odjakživa – záložního zdroje. Ale na rozdíl od něj má mnohem větší rozsah a propracovanost. Mohou napájet celé osady a dokonce i malá sídla. MIKROSÍŤ S PALI VOVÝM ČLÁNKEM Uveďme si konkrétní příklad mikrosítě napájené moderním palivovým článkem. Městečko Woodbridge ve státe Connecticut staví mikrosíť napájenou palivovým vodíkovým článkem. Jednotka o výkonu 2,2 MW společnosti FuellCell Energy bude zapojena v kogeneračním provozu. Bude tedy generovat jak elektrickou energii, tak teplo a teplou vodu. Palivový článek typu Direct je provozně spolehlivě ověřen i jinde, mj. v německém Ministerstvu pro vzdělávání a výzkum v Berlíně. Elektrolyt tohoto článku tvoří sloučeniny draslíku a lithia. Palivem je zemní plyn. V palivovém článku tohoto typu vzniká za vyšších teplot směs CO a H2. V tomto případě lze spalovat i bioplyn vyráběný přímo v místě. Jednotka v městečku Woodbridge bude pracovat téměř nepřetržitě. V případě výpadku sítě budou z palivové jednotky zásobovány elektřinou základní body a instituce městečka. Proud upotřebí penzion pro seniory i škola, kde je palivový článek umístěn. Popsaný projekt budí pozornost v zemi, kde se přírodní katastrofy stávají bohužel každoroční událostí. Navíc i přesto, že jednotlivé státy unie jsou dobře zasíťované. Také v USA se blíží k pojetí regionální energetické soběstačnosti, zvláště v místech, kde k výpadkům dodávek elektřiny dochází často. Nicméně toto nadšení může být zchlazeno fakty: malé výrobní jednotky energie mají v porovnání s technicky propracovanými velkými zdroji povětšinou menší účinnost, tedy poměr spotřeby paliva/ /výkon. Technický rozvoj je však rychlý a na trhu se začínají objevovat další a progresivnější řešení. Trend zájmu je růstový. NO VÉ PŘÍLEŽITOSTI PRO MÍSTA NEPOKRYTÁ SÍTĚMI Statistici tvrdí, že více než 1,3 mld. lidí na zeměkouli žije mimo místa pokrytá dodávkami elektřiny z rozvodných sítí. Nebo v místech, kde je možnost a dostupnost elektřiny silně omezena. Když připočteme rozlohy států, kde je sice elektřina dostupná, ale rozvodné sítě a jejich zdroje nespolehlivé, pak toto číslo se zdá hodně poddimenzováno. Na druhé straně potřeba elektřiny vzrůstá i v těchto regionech. Uveďme jen oblibu mobilních telefonních sítí, které existují i na lokalitách pro nás nezřídka absurdních. Rostou také nároky na energetický komfort v tropech, ať už v podobě klimatizací nebo počítačových sítí. Analytici předpokládají, že během 15 let bude potřeba mikrosítí, čili ostrovních energetických systémů, stoupat, a to i v souvislosti s klimatickými změnami a se všemi z toho plynoucími důsledky a potřebami. Je proto logické, že problematiku mikrosítí detailně analyzují i velké energetické společnosti. Třeba ABB, velký výrobce stabilizátorů napětí a automatizace řízení a správy sítí a jejich spolehlivého provozu. Jeho unikátní jednotka Microgrid Plus pro ostrovní mikrosíťové dodávky elektřiny je postavena na alternativních eolických a solárních technologiích, které doplňují tradiční diesel agregáty. Microgrid Plus je složena z části Plus System (řídicí jednotky) a Power Store (založené na využití setrvačníků nebo napětí baterií jako stabilizačního prvku). Takové řešení nebude vyžadovat přísun enormní hmoty fosilních paliv, ani nutnost usměrňovat rozkolísanost výkonů obnovitelných zdrojů pro bezporuchové využití. Dodejme: pro okamžité využití. SKLADO VÁNÍ ENERGIE SE ROZ VÍJÍ POMALU Agentura Bloomberg uvádí, že ve světě jsou instalovány systémy skladování energie převážně formou baterií v kapacitě 3 GW. To je velmi malé číslo, které spíše podporuje myšlenku mikrosítí s vlastním zdrojem než uchovávání energie v článcích. Přesto projektanti hledí na vývoj skladování elektřiny s myšlenkou na překlenutí technických obtíží projektovaných systémů na bázi obnovitelných zdrojů velmi pozorně. Na konci roku 2015 byly ohlášeny některé nové projekty, jež signalizují nové aktivity na tomto poli. Energetická společnost STEAG (součást LG Chem) objednala systém skladování 90MW záložního zdroje pro Německo a nabídla kontrakt na projekt 75 MW pro firmu PG&E, jež spolupracuje s dalšími uchazeči o nové technologie. V Kanadě společnost Hecate Canada Storage realizuje u Toronta 13 MW/53 MWh systém ukládání elektřiny, jako naplnění závazku 6 podpůrných systémů bezporuchových dodávek elektřiny pro společnost Ontario Independent System Operator. Až bude letos dokončen, bude to největší doposud realizovaný projekt podpory rozvodné soustavy. Baterie a systém napájení jsou dílem společnosti Leclanché. Společnost Deltro Energy pak zabezpečí systém okamžitého naskočení záložních kapacit v případě poruchy sítě. V každém případě i v našich podmínkách je o čem přemýšlet. Jan Baltus
