Bateriové systémy mají mnoho tváří

Úložiště elektřiny jsou dnes předmětem zájmu řady zemí a firem. Evropská unie začíná pomýšlet na to, jak snížit svou závislost na dodavatelích i v oblasti baterií. 

Bateriové systémy mají mnoho tváří

ABSTRACT: China manufactures three out of every four batteries produced in the world and dominates the production of components and materials for their manufacture. Both Europe and the US could reduce their dependence with new battery technologies that require less raw materials from China. Alternatively, energy could be stored in "gravity batteries."


 

Skladování elektřiny je základním předpokladem pro to, aby se elektřina vyráběná v ne zcela spolehlivých obnovitelných zdrojích dala trvale využívat. Podle výzkumníků z BloombergNEF by globální instalovaný výkon úložišť elektřiny do roku 2030 mohl vzrůst na 411 GW a jejich kapacita by mohla dosáhnout 1 194 GWh. Ve srovnání s koncem roku 2021 by to znamenalo 15násobný růst instalovaného výkonu a více než 20násobný růst kapacity úložišť. Tyto hodnoty přitom nezahrnují instalovaný výkon a kapacitu přečerpávacích vodních elektráren.

Více než 60 % nového výkonu úložišť elektřiny bude využíváno pro elektřinu vyrobenou z obnovitelných zdrojů. Z pohledu technologií by u nových úložišť měly nadále dominovat lithium-iontové baterie, protože jsou cenově dostupné, využívají zavedených dodavatelských řetězců a v posledních letech se masově rozšiřují.

 

 

CO CHTÍT OD BATERIÍ

Bateriové technologie jsou už hodně rozšířené a jsou na dobré úrovni. I když mohou v budoucnu přijít i nějaké převratné novinky. V bateriích se také může měnit složení - dnes je to především lithium a různé prvky, které na něj navazují. Jejich výroba se přitom zlevňuje.

Hlavními výhodami baterií a bateriových systémů je možnost připojení k solárním panelům a k nabíjení elektromobilů, což jsou dnes nejčastější způsoby použití. Dalšími oblastmi jsou ale například také výhodné ukládání energie při obchodování na spotovém trhu nebo zajištění provozu při výpadku elektrické sítě, tedy oblasti, které jsou a budou pro mnoho výrobců a odběratelů ekonomicky i technicky zcela nezbytné.

V hledání náhrad za zemní plyn mají budoucnost fotovoltaické elektrárny spojené s vysokokapacitními bateriemi v průmyslu, zemědělství i jinde. Tyto systémy lze také využívat pro optimalizaci spotřeby energie v průběhu dne.

Chytré velkokapacitní baterie se umějí uplatnit při zajištění levnější elektřiny na spotovém trhu s elektřinou, organizovaném operátorem trhu (OTE). Na něm se cena vytváří na základě nabídky a poptávky a kolísá, není tu místo pro obchodníky – spekulanty, protože se obchodují pouze fyzické dodávky. Zmíněné baterie pracují s těmito rozdíly cen v průběhu dne, takže se z nich elektřina může výhodně prodat a rovněž výhodně zase nakoupit. Připravuje se na to například společnost Fenix Group, která letos investuje zhruba 80 mi­lionů korun do nového energetického centra ve výrobním závodě v Jeseníku (více viz samostatný článek v tomto čísle).

Firma AERS z této skupiny byla také subdodavatelem pro bateriové úložiště pro Strojírny Rumburk. Bateriový střídač je české výroby ze společnosti Škoda Electric a umožňuje získat zákazníkovi naprostý přehled o stavu úložiště. Zároveň mu dovoluje regulovat čtvrthodinová maxima a přechází velmi rychle do ostrovního provozu, kdykoliv dojde k náhlým narušením dodávek energie ze sítě.

 

PŘÍSTUP K SUROVINÁM

Důležitým aspektem dnes ale je, kde se potřebné suroviny získávají, jaké jsou jejich ceny a jak se následně po ukončení životnosti baterií recyklují. Tak například automobily na elektrický pohon potřebují k výrobě svých baterií mnohé nerostné suroviny, nejen lithium, ale např. kobalt či nikl. Je jich ale v Evropské unii nedostatek, z vlastních zdrojů může pokrývat jen asi jedno procento množství, které bude potřeba. Proto v Bruselu připravují opatření, aby zajišťování surovin pro autobaterie či další užití nezáviselo téměř výhradně na Rusku či jiných ne zcela spolehlivých zemích. Na listopadové konferenci Energy Manifest Fórum o tom hovořil místopředseda Evropské komise Maroš Šefčovič. Jde podle něj o strategický bezpečnostní imperativ.

EU chce otestovat průmysl ve všech členských státech, aby se zjistilo, do jaké míry je na možné výpadky dodávek připraven. Má být zaveden také systém včasného varování, aby nebyly jednotlivé členské státy zaskočeny, když bude některá ze surovin chybět. Šefčovič mluvil také o investicích do domácí těžby a budování spolehlivých partnerství. Problémem těžby ovšem je vliv na životní prostředí – i proto byly tyto obory „vymístěny“ z Evropy do zemí, kde nejsou tyto záležitosti tak přísně sledovány, případně kde se občané nemohou dostatečně bránit.

Čína vyrábí tři ze čtyř všech na světě produkovaných baterií a dominuje i ve výrobě komponent a materiálů pro jejich výrobu. Snížení závislosti na Číně bude rovněž zásadní i z hlediska surovin a komponent. Se svými kapacitami na výrobu bateriových anod a materiálů na jejich výrobu má Čína na globálním trhu podíl přes 85 procent. U katod je to 77 %. Závislost západních zemí na dovozu baterií pro elektromobily z Číny je pro Evropu nepříjemná, ale podle bankovní skupiny Goldman Sachs by se mohly závislosti – ovšem za cenu velmi vysokých investic – zbavit už do konce tohoto desetiletí.

Regiony by ale musely investovat na 160 miliard dolarů, největší část by připadla na investice do samotné výroby baterií, dále pak pro výrobu potřebných komponent. Menší část by připadala na těžbu a zpracování surovin, zejména lithia, niklu a kobaltu. Investovat by mohli i velcí výrobci. USA jim nabízejí daňové úlevy a různé druhy podpory. Tak například jihokorejská skupina LG Chem chce vybudovat závod na výrobu bateriových katod v americkém státě Tennessee. Jde o největší projekt v USA svého druhu. Evropa i USA by mohly snížit svou závislost na dodávkách i novými technologiemi baterií, které by vyžadovaly méně surovin z Číny. Zásadní roli sehraje recyklace lithia a niklu.

 

ÚLOŽIŠTĚ A KOMUNITY

Naprostá většina domácností, dokonce až devět z deseti, si k fotovoltaickým panelům kupují také bateriové systémy. Podle Martina Panáče, předsedy představenstva Aso­ciace pro akumulaci energie (AKU-BAT CZ) a vedoucího oddělení inovativních projektů ve společnosti Siemens, se ale víc než nákup domácích baterií vyplatí investovat do velkých úložišť, která se dají sdílet komunitně. Podle jeho slov v Hospodářských novinách by takové baterie mohly mít velikost např. 500 kWh. Provozovatelem takové baterie, do níž by majitelé domů ukládali své přebytky a v případě potřeby si je brali, by mohla být obec, ale i komerční firma.

Náklady na stavbu těchto větších bateriových úložišť jsou o 30 % nižší, než obdobné množství malých bateriových úložišť v domácnostech. Navíc se domácnost nemusí starat o jejich údržbu, revize apod. K využívání velkých sdílených soustav baterií je třeba změnit legislativu, k čemuž zřejmě v příštích měsících dojde. Jak upozornil Panáč, tak je ovšem problém v distribučních poplatcích – zákazník ho platí, když posílá energii do baterie, i když si ji pak bere zpátky, tedy dvakrát. Komunitní baterie by ovšem distributorům také pomohly: například snižovat ztráty ve vedení na úrovni vysokého napětí a zlepšovat napěťové poměry v síti.

 

NOVÉ PROJEKTY

Hledají se nové bateriové technologie, ať již jde o nukleární baterie nebo český prototyp baterie s využitím slané vody, kterou vytvořili vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR a Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.

Ukazuje se také, že obrovské množství baterií, které si „odjedou své kilometry“ v elektrických autech, nastoupí další život i poté, co už nebudou pro auta dost dobré. Tak například baterie z 43 elektrobusů nizozemské firmy VDL Bus & Coach dostanou druhý život v rámci projektu Anubis. Mají stále dostatečnou kapacitu pro použití ve stacionárních aplikacích. Celková kapacita použitých baterií je 7,5 MWh. Budou spojeny do jedné baterie v elektrárně RWE v Moerdijku.

Nemusíme však chodit až do Nizozemska. S dobíjením elektrických vozidel nově pomůže také speciální úložiště, které je sestavené z použitých baterií z elektrovozů Škoda Enyaq. Dobíjecí hub na pražském Chodově otevřela ve spolupráci se Škoda Auto Pražská energetika. Energetické úložiště je uspořádáno z bateriových modulů. Toto takzvané sekundární využití baterií je nejúčinnější formou recyklace, kdy je efektivně využita zbytková kapacita baterie, a tím je prodloužen její životní cyklus. V rámci energetického úložiště jsou baterie méně namáhány a mohou tak bez problému sloužit dalších deset a více let.

Úložiště energie však mohou nabýt docela jinou podobu, než již známe. V Číně byla zahájena výstavba prvního komerčního projektu gravitačního skladování energie na světě. Systém označovaný EVx pracuje na podobném principu jako přečerpávací vodní elektrárna, ale místo vody používá kompozitní třicetitunové bloky, které se v době přebytku elektřiny vyzvednou do výšky. Následným spuštěním se kinetická energie opět promění v elektřinu. Technologie s kapacitou 100 MWh dokáže uchovat energii po dobu 2–12 hodin a primárně bude sloužit k vyrovnávání čínské energetické sítě. Jde o projekt švýcarské společnosti Energy Vault. Dokončení investice je plánované do konce roku 2022.

V jižním Švýcarsku od loňského roku běží ve zkušebním režimu jiný systém Energy Vault. Monolit z ocele a betonu vysoký 20 pater pracuje s několika jeřáby a třicetitunovými bloky řízenými umělou inteligencí a má výkon 35 MWh. Těžká gravitační baterie ve spojení s pomalým klesáním generuje tak obrovské množství točivého momentu, že to systému umožňuje dodávat maximální výkon téměř okamžitě.

Využití gravitace pro ukládání energie se věnuje rovněž britský start-up Gravitricity se sídlem v Edinburghu. V dubnu loňského roku společnost úspěšně vyzkoušela svůj první prototyp, patnáct metrů vysokou ocelovou věž, na které je zavěšené železné závaží o hmotnosti 50 tun. Nahoru závaží dostanou elektromotory, po uvolnění se spouští několik elektrických generátorů. Úložiště bylo schopné produkovat 250 kW okamžitého výkonu, což by pokrylo krátkodobou spotřebu přibližně 750 domácností.

Poslední rok vývojáři věnovali průzkumu vyřazených uhelných dolů v Británii, která je plná opuštěných důlních šachet dostatečně hlubokých na to, aby se tam zařízení vešlo. Na celém světě je podle odhadů asi 14 tisíc vhodných míst pro gravitační skladování energie. Gravitricity se například zajímá o Důl Staříč na Ostravsku, který by mohl poskytnout až šest hlubinných těžebních šachet.

Tomáš Brejcha

Související články

Novým ředitele přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně je Ludvík Štrobl

Novým ředitelem přečerpávací vodní elektrárny Dlouhé stráně na Šumpersku je ode dneška Ludvík Štrobl. Ve funkci nahradil Vítězslav…

Studie: Za smog v Ostravě může hlavně topení uhlím. Huť a koksovny jsou spolu s dopravou viníky číslo dvě

Odborníci dlouho netušili, odkud znečištění ovzduší v Ostravě, kde lidé dýchají nejhorší vzduch v Česku, pochází. Konkrétně jak ke…

Bulharsko a Srbsko zahájily stavbu propojovacího plynovodu

Prezidenti Bulharska a Srbska Rumen Radev a Aleksandar Vučić dnes nedaleko Sofie zahájili stavbu plynovodu spojujícího obě balkáns…

Vítr a slunce v EU poprvé dodaly více elektřiny než plyn. Vodní elektrárny a reaktory zaostaly

Obnovitelné zdroje se v členských zemích Evropské unie uplatňují stále více. Solární a větrné elektrárny podle studie think tanku…

Matovič sľuboval, že Slovensko bude v energiách unikát. No inflácia udrela v eurozóne najviac práve na nás

Igor Matovič sľuboval, že vládny balík za 3,5 miliardy eur ochráni slovenské domácnosti a budeme vo svete unikát. Lenže viaceré kr…

Kalendář akcí

AQUATHERM Nitra

07. 02. 2023 - 10. 02. 2023
Medzinárodný odborný veľtrh vykurovacej, ventilačnej, klimatizačnej, meracej, regulačnej, sanitárnej a ekologickej techniky

E-Mobilita 2023, cesta k soběstačnosti

15. 02. 2023 08:00 - 18:00
Ostrava, na Černé louce, Pavilon A
Třetí ročník diskuzního fóra E-Mobilita si do hledáčku opět bere témata víc než aktuální. Moravskoslezský kraj se stává lídrem na poli vodíkových tech...

Energetický management pro města a obce

15. 02. 2023 09:00 - 16. 02. 2023 18:00
Praha, hotel DAP
Konference určená pro energetické manažery měst a obcí, jejímž hlavním tématem je snižování energetické náročnosti budov vlastněných veřejnou správou,...

Transportation Oil and Gas Congress 2023

20. 02. 2023 09:00 - 21. 02. 2023 20:00
Istanbul, Türkiye
TOGC 2023 is a B2B networking event for more than 350 specialists from pipeline industry that covers strategic goals and technical issues of the oil,...

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

75780
Počet publikovaných novinek
2092
Počet publikovaných akcí
881
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika