Přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů lze v současné době skladovat zejména pomocí bateriových úložišť. Jejich vybudování je však velmi nákladné a technologie lithiových baterií se potýká s mnoha problémy a nedostatky, které jejich masové používání omezují. Zajímavou alternativou může být například pískový akumulátor, který ve Finsku představila společnost Polar Night Energy. Podle Miloslava Žáry ze společnosti Alfatech Company se toto řešení v podmínkách severských zemí již osvědčilo a v podmínkách české republiky by ji tak mohly velmy výhodně využívat rodinné domy.
Zhruba 230 km severozápadně od Helsinek, ve městě Kankaanpää, jsou v zimě domy, kanceláře, a dokonce i veřejný bazén vyhřívány tepelnou energií uloženou v 7 m vysokém ocelovém kontejneru naplněném 100 t písku. Jedná se o první komerční zařízení tohoto typu na světě, jehož princip je vpravdě jednoduchý: písek je s pomocí uvnitř zabudovaného výměníku tepla ohříván na 500—600 °C, přičemž celá písková baterie je takto při topném výkonu 100 kW schopna uchovat 8 MWh energie.
Při následném využití nahromaděné tepelné energie proudí trubkami výměníku vzduch, který je horkým pískem ohříván a poté veden tam, kde je potřeba. Tento konkrétní akumulátor je připojen přímo k elektrické síti a kumuluje teplo ve chvílích, kdy je energie nejlevnější. Obrovskou výhodou technologie však je, že na zdroji tepla vlastně příliš nezáleží. Akumulovat lze i tepelnou energii získanou například pomocí solárního ohřevu či z dalších tepelných zdrojů. Není proto divu, že Polar Night Energy plánuje vybudování dalších takových baterií se stovkami megawattů výkonu, kde bude písek zahříván až na 1 000 °C. Plán je to vskutku impozantní, ale zdaleka není tak utopistický, jak by se mohlo na první pohled zdát. Pokud se totiž pískové akumulátory dostanou do většího povědomí, mohla by vzniknout k životnímu prostředí šetrná a hlavně efektivní konkurence lithiovým bateriovým úložištím, jejichž environmentální stopa je příliš velká na to, aby se dalo jakkoliv hovořit o ekologickém uchovávání energie. Získávání lithia i výroba samotných baterií je totiž v mnoha ohledech nesmírně náročná, zatěžující životní prostředí a jejich postupně klesající kapacita znamená, že toto řešení není udržitelné ani z časového hlediska. A v neposlední řadě je problematická také ekologická likvidace či recyklace těchto vysloužilých akumulátorů.
Znázornění jednoho z řešení principu ukládání energie za slunných, teplých dnů a její využití k ohřevu radiátorů během chladných nocí
BĚŽNÉ STŘEŠNÍ KOLEKTORY POSTAČÍ NA VYTOPENÍ CELÉHO DOMU
Písková úložiště lze zbudovat poměrně jednoduše a jejich velkou výhodou by mohl být fakt, že je lze konstruovat pro různé způsoby využití. Mohou se tak snáze dostat mezi širší veřejnost i ke komerčním subjektům a do průmyslu. První způsob možného užití je založen na tom, že se energie, vyrobená pomocí solárních kolektorů či třeba větrné turbíny, ukládá do písku pro potřeby pozdějšího vytápění. Podle Miloslava Žáry, vedoucího oddělení technologických inovací ve společnosti Alfatech Company v Bratislavě, je tato aplikace vhodná i pro rodinné domy.
„Na zimní vytápění průměrně velkého domu stačí zásobník s pískem o objemu 50 m3 a běžné kvalitní solární kolektory na střeše, které mají výkon 10—20 kW ve špičce. Přebytečná energie z nich se převádí do tepla, písek se přes léto nahřívá topnými kabely na 500—550 °C a vzduchovými průduchy, které jsou přes úložiště vedeny, pak v zimních měsících profoukává horký vzduch běžným spalinovým ventilátorem do výměníku, kde se teplo předává do otopné soustavy,“ vysvětluje a dodává, že takový zásobník by měl skrývat zhruba 4 MWh energie. Pro vytápění větších celků je tak samozřejmě potřeba výkonnějšího zdroje energie.
Další možností je, že se přes písek neprofoukává vzduch, ale vedou jím trubky, do nichž je tryskou vstřikována kapalina, povětšinou voda. Ta se okamžitě mění na páru, která pak může pohánět například Frotor [rotační stroj s oběžnými dvojkřídly vhodný zejména pro expanzní pohonné jednotky a kompresory, vyvinutý a patentovaný Fakultou strojní při ČVUT v Praze; jde o vysoce účinný rotační excentrický stroj pro výrobu elektřiny — pozn. red.], popřípadě dodávat páru průmyslovým technologiím. „Znamená to, že elektřinu lze v písku nejen uchovávat v podobě tepla, ale také ji díky naakumulovanému teplu zase vyrábět.“
(Celý článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)