Písková baterie

Největším problémem u obnovitelných zdrojů je ukládání energie z nich vyrobené. V noci například nesvítí slunce, nebo někdy nefouká vítr, ale lidé přesto potřebují nejen svítit. U zdrojů z fosilních paliv se kdykoli může zvýšit produkce ve špičce. Počasí však ovlivnit nedokážeme. Tento problém by mohla vyřešit písková baterie, jejíž první komerční prototyp postavila společnost Polar Night Energy ve městě Kankaanpää ve Finsku.

Dnes se energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou solární panely a větrné elektrárny, ukládá do lithium–iontových baterií, u kterých po pár letech kriticky klesá kapacita a jejich recyklace je buď velice obtížná, nebo úplně nemožná. Lithia je celkově na zemi velmi málo a nikdo neví, zda bude stačit pro všechna elektroauta, která se v budoucnu vyrobí. Též je za těmito bateriemi velká ekologická stopa od těžby lithia, přes jejich výrobu, až po jejich recyklaci, respektive likvidaci.

Co vlastně písková baterie je a jak funguje?

Písková baterie je ve skutečnosti levná a ekologická. V podstatě je to tepelně izolovaná kovová válcovitá nádoba naplněná pískem. Veprostřed je trubka, kterou je veden horký vzduch, ten rozehřívá písek uvnitř nádoby. Tento vzduch je ohříván pomocí tepelného výměníku – komory, kterou vede odporový drát, jímž prochází elektrický proud. Ten vyrábí teplo a okolo něj proudí vzduch. O něco dál od středu baterie je druhá trubka. Tou proudí vzduch, aby v dalším tepelném výměníku ohřál vodu.

První prototyp

Přesně takto funguje akumulační nádrž ve Finsku, která se začala komerčně využívat v lednu 2023. „Písková baterie je v provozu již více než půl roku a funguje ještě lépe, než jsme očekávali. Je to ideální doba pro její oficiální uvedení do provozu, protože topná sezóna je v plném proudu,“ řekl při této příležitosti spoluzakladatel projektu Markku Ylönen.

Baterie je sedm metrů vysoká a čtyři metry široká, pojme 8 MWh, v plném nabití, to znamená rozžhavení na 500–600 °C. Následně dokáže vydávat energii o výkonu 100 kilowatů po dobu 80 hodin.

Nejefektivnějším způsobem, jak tuto energii vydávat, je ohřívat vodu pro vytápění. Zatím se nenašel efektivní způsob, jak z této „termosky“ produkovat elektřinu, tuto baterii lze tedy využít v místech, kde je rozšířeno dálkové vytápění. To se využívá v zemích jako je Dánsko, Švédsko, Finsko, Norsko, Německo, Polsko, sever Číny, na 40 % území Česka a asi 50 % území Slovenska. Vydrží nabitá několik měsíců s minimálními ztrátami (efektivita 95 %). Finská baterie také kromě elektřiny využívá odpadní teplo na zahřívání písku.

Podle autorů projektu, stála baterie okolo 4,5 milionu korun českých. Někteří by si přáli, aby se tato baterie dala využít u běžných domácností. Tedy nabít ji během léta ze solárních panelů a pak energii využít v zimě, kdy se musí topit. Podle autorů projektu by byl tento způsob velice neefektivní, nejlepší je baterii vybít a nabít přibližně 200x ročně, což je asi jednou za dva týdny.

Polar Night Energy plánuje postavit baterii, která by dokázala naakumulovat 1 GWh a průběžně vydávat kolem 15 MW tepla. Taková nádrž by byla 10 metrů vysoká a 20 metrů široká. Byla by mnohem efektivnější než stávající baterie, protože v poměru k množství písku by měla mnohem menší povrch. Písek uvnitř by se také měl údajně zahřívat na 1000 °C.

Alternativa

Podobný slibný projekt vzniká v Berlíně (měl by být dokončen tento rok), 45 metrů vysoká válcovitá budova bude fungovat jako termoska. Bude naplněná vodou, konkrétně 56 miliony litry vody. Bude vyhřívána na 98 °C z obnovitelných zdrojů. Její kapacita bude asi 2,4 GWh a její výkon asi 200 MW. S vodou to ale není tak jednoduché jako s pískem. Teplo se rozplyne téměř hned až do okrajů, to znamená větší ztráty, vnitřek stěn bude muset být voděodolný a voda se také bez speciálních vlastností obalu baterie nedá ohřívat na více než 100 °C.

Pořád jsou toto jen jednoduché systémy ukládání tepla v písku, vodě nebo jiném materiálu, jejichž nápad vznikl už dávno, například kachlová kamna. V tomto oboru půjde výzkum v budoucnu jistě dál…