Betonové baterie, vodní baterie a další low-tech vymoženosti

Elektřina je jeden z těch výdobytků civilizace o kterém nikdo moc nepřemýšlí. Vychází odněkud ze zdi a buď funguje nebo nefunguje, neexistuje nic jako obdoba špatné wifi, která se jen-tak-tak plazí. Elektřina je binární. A v naprosté většině případů funguje. Proto ji bereme jako jistotu. Ale za oponou se dějí věci, nachází se tam zcela klíčové průmyslové odvětví, které má potenciál značně snížit obyvatelnost této naší planety.

Obnovitelné zdroje energie jsou jednou z mála možných cest vpřed (na jadernou fúzi si musíme počkat, až to ITER pořádně rozjede v roce 2035). Ale ty mají tu nevýhodu, že slunce nesvítí pořád (i když se nás v poslední době snaží přesvědčit o opaku) a je tedy třeba vyrovnávat výkyvy mezi vyrobenou kapacitou a spotřebou¹ .

Jako vyrovnávací jednotky se nejčastěji používají přečerpávací vodní elektrárny² – jsou masivní a efektivní jak energeticky, tak v dolarech za jednotku kapacity + vydrží sto let. Člověk ale potřebuje spoustu peněz a nějaký kopec, kterému může useknout špičku. Přečerpávací elektrárna musí být masivní, protože jinak se nevyplatí.

Náš gigant Dlouhé stráně stál 6.5 miliardy korun, je osazený dvěma generátory/čerpadly o výkonu 325MW, které můžou běžet celých 6 hodin, než dojde voda. Jak říkám: Monstrum. A efektivní: Jedna kilowatthodina kapacity stojí v přepočtu 74 dolarů.³

Tady se dostávám ke katalyzátoru, který vedl k těmto řádkům. Na internetech se psalo o firmě, která se rozhodla vyvažovat rozdíl mezi produkcí a spotřebou docela inovativní metodou. Energii neuskladňuje ve vodě, ale ve velikých betonových kvádrech. Systém je jednoduchý: Srdcem všeho je jeřáb, který skládá těžké předměty do výšky a tak uschovává energii. Když je ji potřeba uvolnit, začne je spouštět na zem a motor při tom funguje jako generátor.

Jde o sympaticky primitivní nápad, všechny komponenty máme, jeřáby a motory jsou běžné zboží, stačí zavolat několika průmyslovým gigantům a už nám na dvorku stojí sto metrů vysoké monstrum. O závaží také není nouze, nemusí jít přímo o beton, ten je jednak drahý a pak také jeho výroba má na svědomí značné množství CO₂. Stačí cokoli těžkého, ideálně recyklovaný materiál. Firma do hry přidává jen precizní senzory a fajnové programy, aby zcela automatizovali zahákování, zvedání a odhákování závaží. Nejde o nic zcela revolučního a to je dobře—může to přece jen vyjít.

Ale teď si jistě říkáte, že v něčem musí být háček, že jinak bych o tom přece nepsal. Ano i ne. Rozhodně nejde o první nápad svého druhu. O nápady nikdy není nouze. Stačí si přečíst příslušné heslo na wikipedii a je jasné, že se objevilo mnoho ideí jak uschovat energii.

Třeba pomocí vagonů naložených kamením na několik kilometrů dlouhé nakloněné trati, spouštění a vyzvedávání stotunového závaží do starého ropného vrtu o hloubce víc jak 3 kilometry, spouštění a vyzvedávání závaží z plavidla na dno moře (také několik kilometrů), pomocí stlačeného vzduchu, potenciálně v balonech připoutaných k mořskému dnu nebo v obřích setrvačnících. A to jsou jen způsoby postavené na mechanické energii. Mezi další možnosti patří uskladňování elektrické energie výrobou vodíku, metanu nebo čpavku a mnoho druhů baterií.

Princip je vždy stejný: elektrickou energii – která nemá sklony zůstávat na místě nebo se dokonce nechat na dlouhou dobu uskladnit – přeměnit na jinou formu energie, která je více sedavá. Nejjednodušší je to v případě potenciální energie: Stačí když něco zvednu do výšky, spotřebuji energii a uchovám ji v onom předmětu, energie doslova zůstane tam, kam ji odložím. Nezáleží jestli jde o gigantické betonové bloky nebo masu vody, funguje to stejně.

Jeřáb zvedající závaží je postaven na identickém principu jako přečerpávací elektrárna—ve své podstatě jde o obrovské baterie.

Baterie – tedy ty, které tak typicky označujeme – se nemůžou s mechanickými způsoby uskladnění energie (zatím) měřit. Největší instalace baterií má kapacitu 400MWh. Dlouhé stráně disponují kapacitou 3900MWh a konstrukce stála výše vypočtených ~74$/kWh. Powepack 2 – nejvýhodnější Muskem nabízená baterie má pořizovací cenu 398$/kWh⁴ .

Na druhou stranu velká instalace baterií nepotřebuje horu k seříznutí a spoustu bagrů. Také začalo několik projektů, které se snaží využít staré baterie z elektromobilů. Pokud kapacita baterie v elektromobilu klesne na 50%, je to velice nepříjemné. Auto v tom případě ztratí polovinu své užitečnosti. Ale to pro stacionární baterii, která bude žít v masivním skladu, a vyrovnávat výkyvy v rozvodné síti, nepředstavuje problém. Nároky na prostor a váhu ve vozidle jsou striktní, do skladu jich bez problému můžeme navozit tuny a když z nich vymáčkneme pár let životnosti, bude to výhra.

Konec konců na té firmě, která chce jeřábem zvedat betonové bloky nezáleží. V konečném důsledku rozhodne jen to, jestli jejich metoda bude efektivní a výhodná. Ale pro mě bylo nejdůležitější, že jsem se zase dozvěděl něco nového, něco málo o jednom aspektu průmyslu, který nám všem dává energii. Doslova.

1. To je třeba provádět i bez vrtkavých obnovitelných zdrojů, protože největší a nejefektivnější elektrárny (jaderné, uhelné) není možné skoro nijak regulovat. Když jedou, tak jedou na navržený výkon. Poptávka na druhé straně rovnice se přirozeně mění v průběhu dne, týdne nebo roku.
2. Stejně fungují obyčejné vodní elektrárny. V době nízké spotřeby vodu zadržují a když nastane špička, otevřou stavidla, rozjedou generátory a vyrobí energii, která se jim na hrázi sama naakumulovala ve formě vody. Je to zvláštní, ale každá vodní elektrárna je vlastně gigantická baterie.
3. Neférově jsem použil korunovou cenu z roku 1995 a dnešní převodní kurz na dolary. Pokud chcete přesná čísla, vynásobte si to poměrem o kolik se od té doby znehodnotila měna.
4. Průmysl má na mušce metu 150$/kWh, kterou chtějí pokořit v roce 2020.