Zelené energotrendy 2022: Co nás čeká a nemine?

V solární energii se dlouhodobě projevují trendy dva – snižování prostorové náročnosti instalací a zvyšování účinnosti panelů. Díky tomu prvnímu bude v nadcházejícím roce ubývat velkých solárních polí a naopak přibývat decentralizovaných soustav využívajících především střechy budov. Většího rozvoje se také dočká agrovoltaika, tedy odvětví, v němž se půda využívá jak pro zemědělskou výrobu, tak i pro výrobu elektřiny (solární panely jsou instalované na stojanech a poskytují rostlinám a zvířatům také ochranu před rozmary počasí). Ke zvyšování účinnosti soustav přispějí jednak nové technologie využívající koncentraci slunečních paprsků pomocí čoček a zrcadel (obojí se vyvíjí už od 80. let) a pak hlavně nové materiály.

Německý startup Heliatek například představil ohebné, samolepicí solární panely, které je možné bez složité montáže přichytit v podstatě na jakýkoliv povrch. Nizozemský startup Lusoco zase vyvinul speciální barvu, která dokáže pohlcovat a vést sluneční energii. Využívají ji pro výrobu reklamních billboardů, které v noci svítí díky energii načerpané přes den. Technologie má ale daleko širší potenciál využití, včetně přeměny skleněných ploch na solární baterie. Norská firma Norwegian Crystals se zase pokouší snížit uhlíkovou stopu výroby solárních panelů a jako vstupní materiál využívá čistý monokrystalický křemík obohacený galiem. Výsledkem jsou vysoce účinné a snadno recyklovatelné panely s velmi dlouhou životností.

Tady se možná díváme až za horizont roku 2022, ale koncept získávání sluneční energie z vesmíru, jehož výzkum financuje vláda Spojeného království, stojí za zmínku. Má jít o orbitální stanici, která bude akumulovat sluneční energii a přenášet ji pomocí vysokofrekvenčních rádiových vln do kolektorů na zemském povrchu. Údajně máme šanci ji spustit před rokem 2050 a cena energie (dostupné ve dne i v noci, bez ohledu na počasí) se má pohybovat pod £50 (cca 1500 Kč) za 1 MWh.

Alternativní koncepty vodních elektráren využívajících energii vln, přílivu a proudění vody budí v poslední době hodně pozornosti a letos bychom se snad měli dočkat jejich praktického nasazení ve velkých měřítkách.

Irský startup Seabased instaluje na mořské dno generátory energie poháněné energií vln sbíranou soustavami plovoucích bójí. Firma již staví první sestavy na Bermudách, Kanárských ostrovech a v Ghaně. Íránská firma GED Company zase vyvinula unikátní a vysoce účinnou plovoucí turbínu, kterou lze instalovat do jakékoliv proudící vody (řeky, potrubí, odpadní kanály…). Další startupy se pak zaměřují na využívání energetického potenciálu teplotních rozdílů v různých hloubkách oceánů či osmotického tlaku na rozhraní vod s různou slaností.

Potenciál vodíku i způsob jeho využití je již dobře známý. V nadcházejícím roce se budeme zaměřovat na zlepšování technologie jeho bezemisní výroby a hlavně pak na způsoby bezpečného ukládání a distribuce.

Velkou pozornost v této oblasti budí baterie australského startupu Lavo, které využívají vodík jako úložné médium. Energie ze solárních panelů se v článku využívá k rozkladu vody na vodík a kyslík, vodík je zachycován ve speciální kovové slitině a v palivovém článku pak podle potřeby převáděn zpátky na elektřinu. Baterie má životnost 30 let a umožňuje uložit až 40 kWh energie (trojnásobek Powerwallu od Tesly). Baterie má tedy potenciál stát se zdrojem energie v off-grid domech či decentralizovaných energetických společenstvích.

Velkokapacitní úložné sestavy jsou zásadním prvkem pro vznik a rozvoj decentralizovaných sítí a jejich vývoj bude pokračovat i v letošním roce. 

Ve Švýcarsku v této oblasti paralelně působí dva slibné startupy. Energy Vault pracuje s principem přečerpávacích vodních elektráren, namísto vody ale využívá soustavu betonových závaží. Při přebytku energie je autonomní, inteligentním algoritmem řízený jeřáb skládá do pyramidy (v „plně nabitém stavu“ měří až 120 metrů). Během převládající spotřeby jejich spouštění zpátky na zem pohání generátory elektřiny. Pracuje se tedy s vyzkoušenými a dostupnými technologiemi, jedna sestava umožní uložit až 20 MWh energie (na jeden den stačí cca 2000 rodinným domům) a funguje až s 80% účinností. Firma Green-Y Energy zase vsadila na články se stlačeným vzduchem, které kromě ukládání energie kogenerují i teplo.

Australská firma MGA Thermal se vydala cestou ukládání energie do speciální slitiny kovů zvané Miscibility Gap Alloys. Jeden z materiálů tvoří pevnou kostru článku, v níž jsou umístěny krystaly druhého materiálu, které se během absorpce tepla rozpouští a při vydávání tepla opět chladnou a tvrdnou. Výhodou článků MGA je schopnost pojmout a vydat obrovské množství energie bez změny tvaru a mechanických vlastností.

Zelená energetika předpokládá odklon od velkých centrálních elektráren a přechod na využívání velkého množství zdrojů závislých na specifických geografických podmínkách. Zákonitě tedy klade vysoké nároky na přenosovou síť a systémy distribuce.

Centralizovaný model několika velkých dodavatelů má nahradit „internet elektřiny“, založený na technologii blockchain. V příštím roce se ho asi ještě nedočkáme – i když například nástroje rFlow, rDash a rMind španělského startupu Resonanz již umožňují automatické a přehledné obchodování v rámci menších energetických společenství.

Slibné pokroky oproti tomu vykazuje obor vývoje nových přenosových sítí. Největší naděje je vkládána do technologie vysokoteplotních supravodičů. Na těch sice už od 80. let pracují giganti jako Toshiba, Hitachi nebo IBM, většímu využití ale dosud bránila nutnost chlazení na velmi nízké teploty. To se může snad již v příštím roce změnit díky vývoji nových keramických materiálů a pokroků v kryogenice. Bostonský startup VEIR již vloni představil nový systém pasivního kryogenického chlazení, který zvyšuje chladicí potenciál jednoho kilogramu dusíku až 20×. Mohl by tak umožnit stavbu nové generace bezztrátových přenosových sítí, které jsou zásadní například pro vyšší využití mořských větrných farem.