Economist: Vyrábět čistou energii je snazší než ji skladovat

Zvedněte pomocí jeřábu těžké bloky a poté zachyťte energii generovanou jejich pádem. Nejedná se o experiment navržený desetiletým dítětem, ale o premisu Energy Vault, který od japonského technologického investora SoftBank získal 110 milionů dolarů.

Má ale konkurenci. Hlouček miliardářů, včetně Billa Gatese, Jacka Ma, Raye Dalia a Masayoshiho Sona, podporuje další možnosti, jak udržet energii. Firma inkubovaná v Alphabetu, mateřské společnosti Google, chce uložit elektřinu do roztavené soli. Tyto plány jsou v současnosti jedním z nejtěžších úkolů energetiky. Výroba čisté energie je v porovnání s tím jednoduchá. Její ukládání je mnohem složitější.

Slunce a vítr loni vyprodukovaly 7 % světové elektřiny. Do roku 2040 by tento podíl mohl podle Mezinárodní energetické agentury vzrůst více než pětkrát. Potíž je v tom, když žádný vítr nefouká nebo když je zamračeno. To znamená, že sluneční a větrné elektrárny nemohou samy o sobě nahradit uhelné a plynové elektrárny, které produkují energii spolehlivě a nepřetržitě.

Když slunce a vítr produkují více energie, než je potřeba, je jednou z možností uložit energii do baterií a naopak ji v případě nedostatku později uvolnit. V roce 2018 se podle firmy BloombergNEF nainstalovala úložiště přibližně v objemu 3,5 gigawatt, což je přibližně dvojnásobné množství než v roce 2017. Celková investice do skladování letos může dosáhnout 5,3 miliard dolarů. V současnosti je však jen asi 1 % obnovitelné energie doplněno o úložiště, počítá banka Morgan Stanley. Stále existuje spousta překážek, které je třeba odstranit.

Nejběžnějším způsobem skladování bylo čerpat vodu do vyvýšené nádrže v době hojnosti a následně ji v případě potřeby vypustit. Tento typ úložiště vodní energie ale není řešením. Vybudování nové přehrady vyžaduje neobvyklou topografii a může katastrofálně působit na životní prostředí.

Lithium-iontová budoucnost

Alternativu nabízejí baterie. Jejich dostupnost by se měla zlepšovat s tím, jak jsou elektromobily čím dál populárnější. „Celý výrobní dodavatelský řetězec lithium-iontových baterií pro elektromobily nabírá na otáčkách,“ říká Andrés Gluski z energetické společnosti AES, „takže se s tím svezeme.“ Větší poptávka vedla k většímu rozsahu výroby a náklady na baterie klesly podle BloombergNEF od roku 2010 do roku 2018 o 85 %. Díky tomu jsou baterie dostatečně levné nejen pro pohon elektromobilů, ale i pro použití v energetice.

Jak se elektromobily rozšiřují, jejich baterie by mohly sloužit i jako zdroj mobilního úložiště, které by v momentě, kdy jsou vozidla zaparkována a připojena, v případě potřeby napájelo energii zpět do sítě. Při správné infrastruktuře by flotily elektromobilů mohly nahradit novou skladovací kapacitu.

Firma s názvem Sunrun prodává rezidenční solární panely kombinované s bateriemi, což je obzvláště lákavé pro majitele domů v Kalifornii, kteří zoufale touží po alternativě k výpadkům elektřiny způsobenými nebezpečím požárů. V síti mohou baterie působit jako tlumič špiček, čímž by se z minuty na minutu vypořádaly s výkyvy v dodávce. Mezi další využití patří posun dodávek elektřiny v čase - ze dne, kdy solární panely produkují energii, na večer, kdy stoupá poptávka.

Růst skladišť energie jen trnem v patě staromódních generátorů energie, které se spoléhají na plyn nebo uhlí. NextEra Energy Resources, která staví zařízení na čistou energii, stále více vybavuje velké solární farmy bateriemi. Společnost AES, která má zařízení na skladování baterií ve 21 zemích a územích, provozuje na Havaji systém, který kombinuje solární energii s její akumulací tak, aby vyhověl špičkám poptávky. Výzkumná skupina Rocky Mountain Institute zkoumající čistou energii varuje, že projekty solární energie a baterií v kombinaci s opatřeními, jako jsou chytřejší zařízení pro kontrolu poptávky, mohou plynové elektrárny odstavit.

Baterie na baterky

Nicméně bateriový průmysl čelí několika překážkám širšímu nasazení. První z nich je přehřívání baterií, kdy může po explozi plynů dojít i k požáru. V minulém roce došlo k požáru instalací v Jižní Koreji. Požár a výbuch v dubnu poškodil úložiště provozované společností Fluence v Arizoně (šlo o společný podnik mezi AES a německým strojírenským gigantem Siemens). Příčiny jsou stále předmětem šetření. Jak průmysl zraje, je pravděpodobné, že bezpečnostní opatření budou čím dál přísnější.

Mezitím se průmysl bude muset vypořádat s řadou dalších pravidel a regulací. Jižní Korea nabídla pobídky pro skladování. Částečně i proto, aby vytvořila trh pro své domácí výrobce baterií, kteří patří mezi světovou špičku. Některé státy v Americe, například New York a New Jersey, pověřily úložiště, aby pomáhaly snižovat emise. V jiných státech se americký regulátor elektřiny snaží otevřít trhy vůči skladování, ale podrobnosti o tom, jak to bude fungovat v praxi, nejsou jasné. V Británii jsou baterie považovány za „generační aktiva“, což vystavuje vývojáře úložišť dodatečným poplatkům a nákladům, říká Michael Folsom z advokátní kanceláře Watson Farley & Williams.

I kdyby se regulační opatření v oblasti elektřiny zjemnila, lithium-iontové baterie nakonec stejně dosáhnou svých limitů. Breakthrough Energy Ventures je fond podporovaný Gatesem, Maem, Daliem a dalšími miliardáři, kteří investují do transformačních technologií. Náklady na lithium-iontové baterie rychle klesají, ale ukládat energii na celé dny, nebo dokonce na týdny, „nebude nikdy dost levné,“ říká Eric Toone, vedoucí výzkumu u BEV.

Mezi alternativy patří průtokové baterie, které vužívají elektrolyty v nádržích chemického roztoku, stejně jako mechanické prostředky, jakými jsou padající bloky Energy Vault. Můžeme také pomocí čisté energie vyrábět vodík a v plynových elektrárnách nebo palivových článcích jej přeměnit zpět na elektřinu. V budoucnu mohou řešení poskytnout také zkapalněné plyny. Na rozdíl od solárních panelů, které jsou standardizované, budou různé baterie v síti pravděpodobně sloužit různým účelům. "Všechny baterie jsou jako lidé, stejně specificky chybné," říká Mateo Jaramillo, který vedl vývoj úložišť v automobilce Tesla.

Jaramillo nyní vede společnost Form Energy, která vyvíjí elektrochemickou alternativu k lithium-iontovým bateriím. K jeho investorům patří BEV a Eni. Jaramillo odmítá předpovídat, kdy bude jeho práce obchodovatelná. Cíl je však jasný. „Pokud dokážete vyvinout dlouhodobé řešení skladování,“ říká, „tak odejdete z uhlí a tak odejdete i ze zemního plynu.“

Zdroj: The Economist