Ve čtvrtek 29. listopadu se v prostorách Akademie věd ČR uskutečnil mezinárodní workshop na téma Distribuované zdroje a úložiště energie, který se zabýval aktuálním stavem a budoucími možnostmi získávání a ukládání energie.

V úvodním projevu Jan Šafanda, místopředseda Akademie věd ČR, vyzdvihl fakt, že všechny příspěvky workshopu jsou svým tématem přátelské k životnímu prostředí. Koordinátor výzkumného programu Strategie AV 21 Účinná přeměna a skladování energie Jiří Plešek poukázal na aktuálnost otázky skladování energie.

Antonín Fejfar, vedoucí Oddělení tenkých vrstev a nanostruktur Fyzikálního ústavu AV ČR, se v přednášce zabýval problémem fotovoltaických článků a využitím solární energie. U fotovoltaiky došlo za několik posledních let k velmi významnému poklesu pořizovacích nákladů, takže fotovoltaika promáhá držet ceny elektrické energie na nízké úrovni. Postupně také dochází ke zvyšování účinnosti fotovoltaické konverze a k výzkumu nových typů materiálů. Fotovoltaika je dnes již ekonomicky výhodná a při přebytku obnovitelné energie v síti dochází k prodejům za zápornou cenu. Dnešní dobu tak lze podle Antonína Fejfara považovat za počátek doby slunečního věku.

Generální ředitel společnosti HE3DA Jan Procházka představil ve svém příspěvku pokrokový typ baterií se silnými vrstvami elektrod, jejichž tloušťka je několik milimetrů. Tyto baterie mají množství výhod v porovnání se standardními tenkovrstvými technologiemi elektrod, které mají tloušťku okolo 50 mikrometrů. Baterie jsou bezpečné na provoz, nenáročné na výrobu, rychle se nabijí, jsou odolné vůči přepětí, mají nízkou míru ztráty výkonu, nízký vnitřní odpor a účinné chlazení. Společnost HE3DA také navrhla baterii pro kombinaci se solárním panelem. Baterie ukládá nespotřebovanou energii ze solárního panelu a dodává ji v případě potřeby do sítě.

„Až 4,5 % celosvětové spotřeby energie lze pokrýt využitím odpadů,“ upozornil Petr Stehlík z Vysokého učení technického v Brně. Moderní spalovna dokáže zpracovat 100 tis. tun odpadu za rok a její celková účinnost je okolo 20 %. Cíleně lze měnit poměr vyprodukovaného tepla a elektřiny. V centru NETME se provádí ekonomicko-logistické analýzy pro optimalizaci odpadového hospodářství a podporu rozhodovacích procesů. Výpočetní systém NERUDA pomáhá optimalizovat logistické operace s odpady, jak globálně v rámci ČR, nebo i na úrovni lokálních zpracovatelů odpadu.

Petr Wolf z Univerzitního centra energeticky efektivních budov při Českém vysokém učení technickém v Praze se zabývá online monitorováním vnitřních prostor budovy a její energetickou bilancí. V rámci projektu Fenix Office Centre byl postaven modelový dům v oblasti Jeseníků. Dům byl vybaven hybridním systémem fotovoltaických panelů s bateriovým úložištěm elektrické energie, jež pokryje průměrně 24 % energie na provoz domu. Hybridní systém umožňuje zkoumat různé scénáře provozu – vyrovnávání kolísání elektrické sítě, maximalizace vnitřní spotřeby domu či virtuální ostrovní provoz.

Josef Renč ze společnosti Qreon Tech Energy prezentoval dva projekty společnosti EON pro ukládání energie. V rámci prvního projektu ve spolupráci společností EON a Ško-Energo byl v existující elektrárně instalován bojler pro skladování přebytků elektrické energie ve formě tepla. Druhý projekt s německým výrobcem větrných elektráren QREON kombinuje elektřinu z větrné elektrárny s bateriovým úložištěm.

Minerál zinwaldit nacházející se v oblasti Cínovce v Krušných horách představuje největší zásobu lithia v Evropě. Karel Breiter z Geologického ústavu Akademie věd ČR objasnil geologický původ tohoto důležitého prvku. Lithium je dnes využíváno k výrobě baterií, keramiky či lubrikantů. V současné době se celosvětově těží 35 tis. tun lithia ročně a zásoby jsou odhadovány na 41 mil. tun, především v oblasti Jižní Ameriky. Geologické procesy sahající 350 mil let do minulosti vytvořily v oblasti Cínovce horniny (granit) s vysokou koncentrací lithia. Zásoby jsou odhadovány na 141 tis. tun lithia, což by pokrylo 20 % světové spotřeby po dobu 20 let. Při současné ceně lithia okolo 8 tis. dolarů za tunu je tedy těžba vysoce zisková.

Petr Füzék ze ŠKODA Auto představil potenciál zapojení elektrického vozu do energetické rozvodné soustavy. Objasnil také principy fungovaní dílčích technologických řešení, jako jsou bateriové úložiště energie, obousměrná výměna elektrické energie mezi vozem a vnějšími periferiemi implementovanými do rozvodné soustavy, koncepce energy cloud a další. Mezi hlavní výzvy dnešní doby i blízké budoucnosti zařadil přípravu a budování synergie mezi veřejnou infrastrukturou a technologickými řešeními připravovanými na straně obchodních společností, které se zabývají tématem čisté mobility a udržitelného rozvoje.

Pro dlouhodobější skladování energie se podle Aleše Doucka z Ústavu jaderného výzkumu Řež jeví jako vhodné vodíkové technologie. Ústav provozuje hybridní systém solárních panelů, elektrolyzéru, tlakové nádoby na vodík a palivového článku. Systém je navržen tak, aby dokázal zásobovat elektřinou jeden rodinný dům. Vodík nabízí kompaktní skladování energie, ve 12 standardních tlakových lahvích je uloženo 500 kWh energie a lze jej dále přeměnit na metan a využívat jej jako náhradu zemního plynu. V rámci evropských projektů Callux a ene.field bylo instalováno 500 pilotních jednotek. Ústav jaderného výzkumu provozuje jediný vodíkový autobus v ČR TriHyBus a je členem České vodíkové technologické platformy.

Anders Stuxberg ze švédské společnosti Siemens Industrial Turbomachinery AB ve svém příspěvku popsal kombinaci klasické parní elektrárny s plynovou turbínou nebo s bateriovým úložištěm. Sestava dokáže okamžitě reagovat na požadavek změny výkonu zařízení. Parní turbína dokáže například reagovat na požadavek změny výkonu během deseti minut. Zařízení Trent Ultraflexible nebo SGT-800 zkrátí tuto odezvu pod 1 minutu a dokáže dodat desítky MW výkonu s účinností přes 50 %. Přidání bateriového úložiště s kapacitou v desítkách MWh posune odezvu pod 1 sekundu a umožní systém krátkodobě přetížit až o 10–20 %.

Christoph Pellinger z německého Research Center for Energy Economics nabídl pohled na obnovitelné zdroje z energeticko-ekonomického hlediska. Analýzy vedou na matice pořadí podle přínosu („merit order“) a ukazují potenciál bateriových úložišť a zařízení převádějících elektrickou energii na teplo (power-to-heat) pro stabilizaci systému. Skladování energie vede systémově ke snižování ceny energie, větší integraci obnovitelných zdrojů a snižování emisí CO₂. Nemá však velký význam pro bezpečnost a spolehlivost dodávek elektřiny.

Přednáška Hynka Berana z Českého institutu informatiky robotiky a kybernetiky Českého vysokého učení technického v Praze poskytla komplexní analýzu současného energetického mixu v ČR. Kolísání sítě lze řešit různými strategiemi od omezování spotřeby, využití elektráren na vyrovnávání špiček v odběru, ukládáním energie či spotřebou v době výhodných cenových podmínek (Energy 4.0). Pokud si má česká ekonomika udržet konkurenceschopnost a zachovat současný stav průmyslu, musí urychleně během příštích 5 až 10 let vybudovat decentralizovanou energetiku.

Závěrem se uskutečnila panelová diskuse vybraných účastníků workshopu zastupujících většinu klíčových otázek přednesených v prezentacích. Milan Vaněček z Fyzikálního ústavu AV ČR vyjádřil přesvědčení, že v současnosti již není pochyb o perspektivnosti fotovoltaiky. Petr Wolf považuje koncept energeticky soběstačného domu s využitím fotovoltaiky a bateriového úložiště za ekonomicky životaschopný bez dotace. Petr Stehlík Vyzdvihl kladný přínos velkých strategických projektů operačních programů Evropské unie, ale poukázal na složitost získávání finančních prostředků pro projekty v energetice v období udržitelnosti projektů. Upozornil také na nutnost propojení základního a aplikovaného výzkumu. Aleš Doucek vyjádřil obavy, že ČR nemá jasnou vizi v energetice. Experti by měli aktivně pracovat na strategiích rozvoje energetického sektoru. Na dotaz, zda není použití tlakové nádoby s vodíkem v automobilu s vodíkovými palivovými články nebezpečný, odpověděl Aleš Doucek tím, že tlakové nádoby s vodíkem jsou v současnosti stejně bezpečné jako tlakové nádoby s běžně používaným CNG.

Petr Füzék považuje palivové články pro elektromobily perspektivní až v delším časovém horizontu. Nejbližší budoucnost elektromobility spatřuje v automobilech s Li-ion bateriemi. Anders Stuxberg označil za klíč k zajištění bezpečné energie diverzifikaci způsobů výroby a ukládání energie. Christoph Pellinger vyjádřil přesvědčení, že sezónní ukládání energie má zanedbatelný ekonomický význam, postačuje ukládat energii k pokrytí týdenních výkyvů z obnovitelných zdrojů. Všiml si, že v ČR se jen málo využívá větrná energie, což souvisí s nízkou rychlostí větru. Jako řešení navrhl použití speciálních typů větrníků vhodných pro nízké rychlosti větru. Současně pochválil německé politiky za to, že peníze na výzkum v energetice investují velkoryse a fundovaně. Hynek Beran vyjádřil lítost nad tím, že česká energetika stále závisí na desítky let starých hnědouhelných elektrárnách a že je třeba změnit způsob myšlení a zaměřit se na ukládání energie s cílem vyrovnávat výkyvy spotřeby a výroby. Na závěr se účastníci panelové diskuse shodli, že je třeba o těchto otázkách diskutovat společně s politiky a reprezentanty státních koncepcí v energetice.

Připravil: Ústav termomechaniky AV ČR ve spolupráci s Odborem mediální komunikace KAV ČR
Foto: Stanislava Kyselová, AV ČR