Navigace
Zpět na: Home / Časopis

IRES - Mezinárodní konference o akumulaci energie


V budoucím obnovitelném mixu se počítá se sofistikovanou kombinací všech
obnovitelných zdrojů energie s proměnným i konstantním výkonem a s akumulací
elektrické i tepelné energie. Všechny tyto komponenty budou spolupracovat v
inteligentních sítích, které nebudou mít jednosměrný distribuční charakter ale
nově také charakter výměnný a informační. Některé zajímavé přednesené práce jsou
stručně zmíněny dále.



Elektrické akumulátory



Jedním z důležitých témat konference byla akumulace elektrické energie do
lithium polymerových nebo i lithium železných baterií. Technologie výroby je
optimalizována včetně budoucí recyklace baterií. Baterie, jejich provoz a
využití v nejrůznějších oblastech aplikací bylo doplněno rovněž o legislativní
záměr. Jednalo se o návrh nového doplnění úspěšného německého zákona na podporu
výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů EEG. Nové pojetí by rovněž
zahrnvalo zavedení zvýhodněného tarifu pro akumulaci energie. Tato úprava by
podnítila komerční, výzkumný i vývojový potenciál v této oblasti tak důležité
pro obnovitelné energetické hospodářství.



Firma Li-Tec představila svůj výrobní program lithium polymerových baterií i
elektromobily vybavené svými bateriemi jako například sportovní vůz E-Wolf e1,
který byl prezentován na autosalonu IAA 2009 ve Frankfurtu (ultralehká
konstrukce méně než 600 kg, dojezd 300 km, maximální rychlost 250 km/hod,
kapacita baterií 16 kWh) ale i víceúčelová elektrická městská vozidla s nosností
2,5 tuny, která byla představena na eCar-Tech 2009 v Mnichově. Li-pol baterie
jsou dnes komerčně dostupné i pro větší aplikace ve velikosti elementárních
článků o parametrech 3,6 V a 40 Ah. Z těchto článků lze sestavovat veliké
akumulátorové stanice pro vyrovnávání výroby a poptávky po elektrické energii,
jako modulární systém LESSY, který celkem obsahuje 4700 základních článků. Zatím
se uvažuje cena pro uskladnění energie 0,22 euro za kWh. Akumulace může snížit
cenu proudu tím, že omezí nutnost připojovat drahé špičkové zdroje produkující
drahou špičkovou elektřinu.



Ekonomikou akumulace elektrické energie se zabývala práce Klaus-Henning Ahlerta.
Cílem bylo prokázat ekonomickou výhodnost decentralizovaných akumulačních
systémů na úrovni koncových spotřebitelů, jež mohou zajistit flexibilitu
spotřeby bez snížení uživatelského komfortu. Byla posouzena ekonomika různých
skladovacích možností podle současného vývoje technologií. Předpokladem bylo, že
na spotřebitelské úrovni budou k dispozici flexibilní tarify. Simulační výpočty
ukázaly, že teoretické maximum leží u 17% úspor plateb za elektřinu, a že
prakticky lze dosáhnout 14-15% úspor s ohledem na nejistotu předpovědí budoucích
cen elektřiny.



Mobilní akumulátor tepla



Heinz-Werner Etzkorn z firmy LaTherm GmbH představil koncept mobilního zásobníku
tepla o celkové tepelné kapacitě 2,5 MWh při teplotě mezi 50 a 100°C. Jedná se o
flexibilní zdroj tepla, který není vázán na žádné tepelné sítě. Tepelný zásobník
využívající latentní teplo octanu sodného je zabudován do komerčního kontejneru
o délce cca 6 metrů a může být přepravován na běžném tahači. Denní tepelné
ztráty kontejneru představují 0,1 %, a proto několikadenní prodleva nehraje
větší roli. Nabíjí se zdrojem přebytečného a nevyužívaného tepla, kterým může
být odpadní teplo z biomasových elektráren nebo odpadní procesní teplo. Při
teplotě 100°C může být tepelný akumulátor nabit během 3 hodin. Součástí studie
je i marketingový výhled, kdy se firma chce pokusit během pěti následujících let
získat 0,1 % trhu, což při velikosti trhu 15 miliard euro representuje značný
obrat. V letech 2007-8 byly ceny delokalizovaného vytápění kontejnerem LaTerm
stejné jako v případech plynu a topného oleje, přičemž pro následující léta se
bude rozdíl zvyšovat. Firemní studie předpokládá, že během následujících 7 let
dosáhnou konvenční ceny tepla dvojnásobku při srovnání se systémem LaTherm.



Setrvačníky



Firma rosseta Technik GmbH z Dessau-Roßlau přestavila technicky vyzrálou
krátkodobou akumulaci elektrické energie do setrvačníků, které mohou uskladnit
podle typu setrvačníku až 5 kWh při špičkovém krátkodobém výkonu 3 až 800 kW.
Vlastní setrvačníky jsou ocelové, jsou vyráběny speciální technologií, takže
mohou mít až 25000 otáček za minutu. V současné době se v praxi využívá
setrvačníku ve stacionární stanici která komunikuje se tramvajovou sítí v městě
Zittau kde stanice akumuluje energie při brzdění tramvají a energii vydává při
jejich rozjezdu. Setrvačníky firmy Rosetta jsou prakticky bezúdržbové a mají
životnost 20 let.



Akumulace energie do metanu



Netradiční možností akumulace elektrické energie představuje produkce metanu
prezentoval Michael Sterner z Frauenhoferova institutu IWES v Kasselu.
Principelně se jedná o obdobu přírodního procesu – přebytečná zářivá energie se
uskladňuje do organických sloučenin přičemž reakcí se váže oxid uhličitý.
Analogicky k tomuto procesu se z přebytečného proudu z fluktuujících
obnovitelných zdrojů - z větrných a solárních elektráren - bude elektrolyticky
vyrábět vodík a ten nechat reagovat s oxidem uhličitým za pomocí katalyzátoru na
metan a vodní páru. Potřebný oxid uhličitý by mohl být získán z různých zdrojů,
s výhodou jako odpadní produkt z některých energetických biotechnologií –
například výroby biometanu z bioplynu nebo z výroby biolihu, či případně přímo
zachycováním ze vzduchu. Reakce oxidu uhličitého s vodíkem, známá jako
Sabatierova reakce, se někdy navrhuje jako možnost při hypotetickém osidlování
Marsu, kdy by se z oxidu uhličitého, jako hlavní složky marsovské atmosféry a
vodíku vyráběla voda a metan jako energetické medium. Lze předpokládat, že
využití této reakce v pozemských podmínkách pro akumulaci elektrické energie
vyrobené v obnovitelných zdrojích energie zůstane mnohem důležitějším využitím
této reakce.



Výhod takto vyrobeného metanu ve srovnání s energetickým využití vodíku je
několik. Především pro metan existuje vybudovaná široce založená infrastruktura
i distribuce a využití zemního plynu, protože podstatnou součástí zemního plynu
je metan, podle lokalit těžby v typickém rozmezí 85-99%. Metan má vyšší
energetický obsah na jednotku objemu než vodík . Ve srovnání s vodíkem je
bezpečnější a má nižší rozmezí mezí výbušnosti (4,4 -15%) zatímco u vodíku je
toto rozmezí mnohem širší (4,1 – 74%). Při uvažovaném procesu se navíc
energeticky využije oxid uhličitý, který by jinak směřoval do atmosféry bez
energetického užitku, případně který byl z atmosféry odebrán. Využití takto
získaného metanu je velice široké, tak jako využití zemního plynu, nejlépe pro
decentrální kogenerační výrobu energie a tepla i pro pohon aut.



Uskladnění tepla v materiálech s fázovou přeměnou



Uskladnění tepla slouží nový fázový materiál, který se nazývá Rubitherm, který
má oproti dosavadním zapouzdřeným materiálům mnohé výhody. Jedná se o polymerní
materiál s parafinem, který ani v horké vodě neuvolňuje samotný parafin, není
toxický, má velikou teplosměnnou plochu (asi 1 m2 na 1 litr), může být
realizován pro různé teplotní rozmezí – může sloužit pro skladování tepla i
chladu, může být použit jak ve vodě tak ve vzduchu. Během provozu tento materiál
neagreguje do větších celků a jeho granulometrie se nemění. Tepelná kapacita
Rubithermu je veliká a látka je schopna předávat vysoký výkon (kW/l). Ve
srovnání s normálním tankem pro uskladnění tepla v samotné vodě bude potřebný
objem asi 2-3 krát menší. Systém je použitelný v různých obnovitelných
energetických systémech - v solárních systémech, tepelných čerpadlech – jak na
straně teplé, tak i studené vody i v otopných systémech na biomasy.



Nové izolační materiály



Další technologickou komponentou tepelných systémů, která má veliký význam pro
účinnost a minimalizaci ztrát při uskladnění tepla, je nový systém vakuové
izolace zvaný GVI (Gestützte Vakuum-Isolierungen), plněná vakuová izolace. Tato
má ve srovnání s vakuovou izolací mnoho výhod, především nižší náklady a
spotřebu energie na evakuování vnitřního prostru.Ve srovnání s běžnými
izolačními materiály (PUR pěnou nebo minerální vatou) má nový materiál asi
dvacetkrát lepší tepelně izolační vlastnosti, vysokou tuhost a pevnost vakuového
izolačního materiálu, nižší potřebu vakua – což znamená sníženou spotřebu
energie na evakuování systému, dlouhodobou životnost a může mít libovolnou formu
– například i veliké ploché panely na zdi. V systémech GVI lze dosáhnout λ =
0,002 W/mK pro vláknitý materiál a λ = 0,005 W/mK pro práškový materiál. Izolace
GVI je sice dražší než současné běžné izolace, ale pro cílené aplikace mohou být
při zakalkulování výhod náklady srovnatelné, či dokonce může být nový izolační
materiál výhodnější. Jedná se o případy, kde se jedná o zmenšení zastavěného
objemu, zejména pro izolaci horkovodů, kde dochází díky slabší izolaci ke
sníženým nákladům na stavbu i na prostor, či na izolace u baterií pracujících
při zvýšené teplotě, především systémů Na/NiCl, či Na/S. Podle švýcarských údajů
představují ztráty pro teplovodní boilery na 1 milion boilerů 300 GWh a uvedenou
izolací by je bylo možné snížit o 80% při současném zmenšení velikosti boilerů.

© eurosolar.cz 2017