Energetická zamyšlení 37: Pokus / omyl

Emocionální plány evropské bezuhlíkové energetiky hodlají v nepříliš vzdálené budoucnosti přeorientovat dnešní uhlíkovou energetiku na obnovitelné zdroje. Těm plánům chybí racionální porovnání energetických potřeb a možností obnovitelných zdrojů, a pokud se v úvahách vynoří problém jejich náhodného výskytu versus spolehlivost dodávky, dozvíme se, že řešením budou chytré sítě a akumulace elektřiny.

Vize totální energetiky z obnovitelných zdrojů je jistě krásná, stejně krásná jako komunismus a stejně tak nenaplnitelná. Při současné úrovni technických znalostí je silně pochybné, zda by obnovitelné zdroje byly vůbec kapacitně schopné zajistit veškerou spotřebu (která navíc s ekonomickým rozvojem roste). Nejprve je však zapotřebí zabývat se jejich živelností, tj. proměnlivostí v čase a výkonu. Pro zajištění spolehlivé dodávky, bez níž si nelze moderní společnost představit, by bylo zapotřebí přebytky elektřiny uložit a mít je k dispozici při nedostatku. To mají zvládnout baterie a právě tady je kámen úrazu, srovnává se nesrovnatelné. Potřebám sítě kapacitně odpovídajícími akumulátory jsou dnes pouze přečerpávací vodní elektrárny a jako měřítko kapacitních možností obou vzpomenutých akumulátorů se nabízí srovnání přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně (PEDS) s akumulací do standardních autobaterií: PEDS má nainstalovány dvě turbíny, tj. 2 x 325 MW a obsah horní nádrže umožňuje 6 hodin provozu, což představuje 3,9 TWh elektřiny. Průměrná kapacita dvanáctivoltové autobaterie osobního vozu je 50Ah a tak by k úplné náhradě PEDS bylo zapotřebí použít cca 6,5 mil autobaterií. Skóre ve prospěch autobaterií by vylepšily moderní lithiové baterie, určené pro elektromobily. Zde zatím vede Tesla, která se chlubí baterií s kapacitou až 85 kWh. Těch by bylo zapotřebí necelých padesát tisíc, dosud však neexistují.

Elektromobily jsou vůbec častým argumentem v úvahách o akumulaci přebytků elektřiny v distribuční síti a zapomíná se přitom na jejich nezbytnou následnou distribuci. Pomineme-li již vzpomenutý rozdíl v kapacitách je naprosto nezbytné připojení elektromobilů k síti v době akumulace i vybíjení baterií (lze to zajistit ve městech?), ale klíčovou slabinou zůstává kritický nedostatek elektromobilů. V České republice je zaregistrováno necelých tisíc elektromobilů, což při celkovém počtu osobních automobilů něco málo přes 5 milionů představuje podíl zhruba dvě desetiny promile. Převážnou většinu z nich vlastní nejrůznější instituce, které tím především prokazují, že jsou zelené. Tudy zřejmě cesta k vyrovnávání kolísavého výkonu obnovitelných zdrojů nepovede.

Výkon, přenášený distribuční sítí ČR kolísá v průběhu roku zhruba v rozpětí 5 až 11 GW. Je to vyvoláno požadavky spotřeby a je v tom také zahrnuta dodávka z fotovoltaických elektráren s celkovou instalovanou kapacitou zhruba 2 GW, které (pomineme oblačnost!) fungují pouze ve dne. Tato čísla naznačují, o jaké výkony a jaké množství energie se ve skutečnosti jedná. Intenzivní výzkum a vývoj vysokokapacitních baterií dospěl k nabídce několika typů baterií, či akumulátorů elektřiny, fungujících na chemických, mechanických a elektrotechnických principech. Kapacitou nejvíce vyhovují potřebám distribuční sítě s obnovitelnými zdroji sodíkové (NAS) baterie, vyvíjené v Japonsku již od 80. let. (www.ngk.co.jp) Komerčně dospělá technologie již byla ve světě instalována v celkové kapacitě stovek megawatt, vyrábí se v jednotkách řádu MW, provozní teplota je cca 3000 °C, umožňuje dobu vybíjení až 10 hodin. Orientační cena technologie je zhruba 8000 Kč/kWh kapacity. Další typy „chemických“ baterií se snaží těmto parametrům více, či méně úspěšně přiblížit, setrvačníky a ultrakondenzátory poskytují značné výkony, ale pouze krátkodobě.

Se znalostí věci si nelze představit moderní energetiku, postavenou pouze na obnovitelných zdrojích bez citelného snížení kvality života. Reálné jsou představy pestrého a chytrého energetického mixu, v němž se budou relace jednotlivých zdrojů určovat podle lokálních podmínek, možností a potřeb a jehož bilanční rovnováhu budou udržovat moderní výkonově flexibilní fosilní zdroje. Jen obtížně si lze představit, jak tento složitý systém řídí chytrá síť. Především jsou potřební chytří lidé a těch nebude nikdy dost. Konec fosilní energetiky je mýtus a mýty nelze vyvrátit poukazováním na zdravý rozum. Doufejme, že nebudeme jednou výsledky experimentu „bezuhlíková energetika“ ověřovat metodou pokus - omyl.