Co stojí v cestě efektivní akumulaci energie?

Naprostá většina elektrizačních soustav byla vyvinuta pro potřeby rozvodu elektřiny z centralizovaných zdrojů, které jsou dostupné v podstatě kdykoliv. Prvky, které by dokázaly energii v obdobích nadvýroby střádat a uvolňovat ji teprve v okamžiku, kdy poptávka převýší výkon, bychom v ní proto hledali jen těžko. Přizpůsobení se nové situaci bude nicméně hrát v energetické partii budoucnosti hlavní úlohu. A ačkoliv jsou v současnosti nejrozvinutějším způsobem akumulace energie bateriová úložiště velkých rozměrů, neměli bychom opomenout ani ty ostatní.  

A jaké to jsou?

Přečerpávací vodní elektrárny

Jde o soustavu dvou či více nádrží v různé výšce. Přebytečná energie se využívá k přečerpání vody do vyšší nádrže, odkud je poté samospádem vpouštěna přes turbíny generátorů do nádrže nižší.  

Pro: Spolehlivý, vyzkoušený a flexibilní nástroj pro uchování energie, řízení soustavy, udržování výkonové rovnováhy a další podpůrné služby. Dá se dobře škálovat a pokryje i velké energetické nároky.

Proti: Zřízení je závislé na geografických podmínkách. Legislativně také nejde o akumulaci, ale o výrobnu energie (podle nařízení EU s názvem „RfG“).

Power 2 X 

Souhrnný název pro technologie využívající přebytečnou energii k výrobě tepla, syntetických paliv či k elektrolytické výrobě plynů (metanu či vodíku).

Pro: Technologie má velký potenciál hlavně v oblasti výroby zeleného vodíku, který má sám široké možnosti využití v energetice a autodopravě. S masivním nástupem využívání zeleného vodíku jako zdroje pro sezónní akumulaci přebytků z OZE počítá i strategie EU. Podle ní by do roku 2050 měla kapacita vodíku přesahovat kapacitu bateriových úložišť a vytvořit tak efektivní mix akumulace – pro krátkodobé výkyvy i pro delší období. 

Proti: Vodík je extrémně náročný na skladování a distribuci. Ostatní technologie se potýkají s nízkou efektivitou a velkými ztrátami během ukládání a zpětného uvolňování energie. V současnosti se vkládá naděje do palivových článků na bázi pevných oxidů (SOFC – Solid Oxide Fuel Cell), které podle výsledků laboratorních testů vykazují až 80% efektivitu. 

Biometan

Společně s vodíkem má jít z pohledu EU i ČR o druhý důležitý nízkoemisní plyn, jehož produkce a zpětné spalování v plynových a kogeneračních jednotkách v dobách nedostatku elektrické energie má být využíváno mj. jako nástroj sezónní akumulace. 

Mechanická úložiště

Energie je využívaná ke stlačování vzduchu nebo vytahování závaží, která jsou poté spouštěna a vlastní vahou pohání generátory elektřiny.

Pro: V principu jde o jednoduchá mechanická zařízení nevyžadující složitý vývoj nových technologií. 

Proti: Existují zatím pouze prototypy, v praxi se ukazuje malá účinnost i funkčnost. 

Baterie 

Pod pojmem baterie si dnes vybavíme většinou lithium-iontové články. V zásadě jde ale o jakoukoliv technologii, která ukládá elektrickou energii do chemických vazeb a následně ji opět uvolňuje.  

Pro: Jde (a pravděpodobně ještě dlouho půjde) o jedinou široce dostupnou, relativně levnou a poměrně bezpečnou technologii pro ukládání elektrické energie v domácnostech, energetice i průmyslu. Díky intenzivnímu výzkumu a vývoji se daří postupně zvyšovat kapacitu a snižovat váhu baterií.  

Proti: Výroba baterií je stále ještě zatížena poměrně velkou uhlíkovou stopou. Současné technologie těžby potřebných materiálů (zejména lithia a kobaltu) představují zátěž pro životní prostředí. Evropa si je toho nicméně dobře vědoma a udržitelnost celého životního cyklu baterií řeší v aktuálně projednávaném Nařízení EU o bateriích. 

Problémy, se kterými se akumulace energie potýká, se dají v současnosti rozdělit do dvou velkých oblastí.  

První jsou překážky technologické. Samotná šíře variant akumulačních technologií naznačuje, že optimální úložiště stále ještě hledáme. Pozitivní je, že se téměř ve všech oblastech technologie zlepšují. Především u baterií se daří nahrazovat vzácné materiály dostupnějšími, levnějšími a udržitelnějšími variantami a zdá se, že se snad již brzy dočkáme dlouho ohlašovaného příchodu akumulátorů s pevným elektrolytem (solid state bateries).

Poněkud paradoxně se akumulace daleko více potýká s problémy legislativními. Na úrovni EU se například již dlouho diskutuje o komplexním nastavení pravidel celého životního cyklu baterií, které by mělo zajistit snížení uhlíkové stopy a zvýšení celkové udržitelnosti a stanovit pravidla pro recyklaci. Nařízení EU se aktuálně projednává pod taktovkou francouzského předsednictví, finální znění by měla v druhé polovině letošního roku dokončit nastupující Česká republika. Opět jde trochu o paradox, protože samotná česká legislativa zatím akumulaci jako samostatný obor vůbec nezná a považuje ji pouze za součást technologie výroby energie. Mimovládní iniciativy, které se akumulací aktivně zabývají, u nás však existují už teď.

Jednou z nich je Asociace pro akumulaci energie, jejíž výkonný ředitel Jan Fousek k celé věci podotýká: „Naše asociace a další organizace se snaží prosadit legislativní zakotvení stand-alone baterií i dalších forem akumulace, například zeleného vodíku, do energetického zákona už od roku 2017.“

Poslední pokus uvést akumulaci do právního systému (a vytvořit tak podmínky pro její široké využití) proběhl v létě 2021. Přestože návrh podporovala většina trhu, Energetický regulační úřad i provozovatelé přenosové a distribuční soustavy, poslanci bývalé vládní koalice zavedení akumulace do novely EZ zablokovali.  

„Věříme, že se vše změní se schválením nového energetického zákona, který by měl již všechny nové prvky moderní energetiky obsahovat,“ doufá Jan Fousek. „Ministerstvo průmyslu a obchodu spolu s ČEPS dokončilo už na podzim 2021 paragrafové znění, které jsme připomínkovali. Nyní čekáme na vyhodnocení těchto připomínek ze strany MPO. Od NEZ si slibujeme hodně, protože jasně definuje akumulaci jako samostatný obor, zavádí do právního prostředí i energetické komunity, aktivní zákazníky, agregátory flexibility a další pojmy, které jsou pro moderní energetiku a sladění s evropskou legislativou zásadní.“  

Na otázku, kdy se právního uznání akumulace dočkáme, odpovídá Jan Fousek už méně optimisticky: „Ve vládním prohlášení se hovoří o roce 2022. Realisticky to ale vidím na rok 2023, nebo spíš 2024 až 2025. Jediná možnost zavést akumulaci je vyvolat ještě jednu novelu energetického zákona při projednávání zimního energetického balíčku.“