Jste zde

El. energie z větrných elektráren - 2.díl - možnosti jímání větrné energie

Antonín Vojáček, 5. Leden 2010 - 19:34

V prvním díle článku " El. energie z větrných elektráren - problematika řízení" jste se mohli dočíst o složité problematice řízení větrných elektráren, farem a jimi generované elektrické energie. V tomto druhém díle si pak ukážeme současné reálné možnosti jímání a úschovy velkého množství přebytečné energie.

V prvním díle článku " El. energie z větrných elektráren - problematika řízení" jsme si mohli přečíst, že klíčovým problémem el. energie z větrných elektráren je její akumulace, když je jí nadbytek a naopak její poskytování v době bezvětří. V případě malých mikrovětrníků, které poskytují pouze několik desítek či stovek Watů, lze přebytek elektřiny snadno ukládat do akumulátorů (baterií). V případě megawatových elektráren, to již samozřejmě není možné. Také jsme si řekli, že doposud jediným masově využívaným zdrojem ukládání velké přebytečné el. energie jsou přečerpávací vodní elektrárny, jejichž výstavba je však velmi nákladná a náročná, lze je využívat jen v hornaté krajině, jejich výstavba často dost ovlivní okolní prostředí a navíc jejich účinnost není zrovna závratná.

Problematika jímání větrné energie

Odsuzuje tedy proměnný výkon větrné elektrárny pouze do role doplňkových zdrojů? Ne, pokud se tomu přizpůsobíme. Chce to však změnu myšlení a případně i další počáteční investice. Zaprvé asi není vhodné v masivním měřítku stavět větrné elektrárny podobně jako doposud elektrárny na fosilní paliva. Tedy velký výrobní výkon v řádu stovek MW na jednom místě. Zde je spíše vhodné větrné parky stavět na různých místech rozlehlého území a tak jejich výkon vzájemně kompenzovat vhodným řízením z centrálního dispečinku. To například dobře geograficky splňuje Česká republika, kde pro výrobu výhodná místa jsou skoro rovnoměrně rozložena po celém území a různé postupující fronty počasí by měnily výkon různých míst postupně. Navíc také většina vygenerované elektřiny může být spotřebována lokálně, městy a průmyslem v okolí příslušného zdroje. Nechme zde mimo fakt, že u nás nelze větrem vyrábět více jak cca 15% současné spotřeby právě z důvodu slabého a nepravidelného proudění vzduchu vnitrozemského klima. Většinu energie tak musíme čerpat z jiných zdrojů. Také je pravděpodobné, že by se mohla úspěšně doplňovat energie z větrných a solárních elektráren.

Zajímavé jsou pak i doposud téměř nevyužívané nápady, jak nadměrnou větrnou energii uchovávat. Například využívání přečerpávání vzduchu, kdy by se při nadbytku elektřiny velkými kompresory naháněl do velkých podzemních komor, čímž by se zde vytvářel zvýšený tlak. Ten by pak následně při nedostatku vzduchu byl vypouštěn ven přes lopatky turbíny, která by vytvářela zpět elektřinu.

Z hlediska celosíťové působnosti zatím asi nejznámější systém CAES (Compressed Air Energy Storage) nebo systémy z něho vycházející, které již v několika exemplářích pracují. Konkrétně 290 MW jednotka v Hundorfu v Německu a 110 MW jednotka v McIntoshi v USA ve státě Alabama. Již delší dobu se pak plánuje výstavba 2700 MW CAES v Ohiu, USA. Bohužel CAES patří k dosti složitým systémům a navíc není soběstačný a potřebuje k provozu ještě spotřebovávat jiné palivo, například zemní plyn či bioplyn. Uvedené realizace jsou prakticky špičkové plynové turbínové elektrárny, které využívají vzduch stlačený z přebytečné energie až na desítky MPa a uchovávaný v podzemí ve velké dutině. To poskytuje úsporu zemního (bio) plynu až cca 40% proti klasickým plynovým elektrárnám, kde se plyn podílí i zmíněné kompresi. Účinnost tohoto systému je však jen cca 55%. Větší výtěžnosti pak brání nezužitkované teplo vzniklé při kompresi a na pohonu generátoru se tak podílí stlačený vzduch se zemním (bio) plynem. Zkomprimovaný vzduch je často uskladněn ve vhodných podzemních dolech nebo jeskyních vytvořených uvnitř solných skal, jejíž vytvoření rozpuštěním soli trvá 1,5 až 2 roky.

Technologie CAES umožňuje zálohovat nadbytečnou el. energii (Off Peak Electricty IN) v podobě stlačeného vzduchu (Compressed Air).

Tento nedostatek by mohla odstranit technologie AA-CEAS (Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage), u které se na pohonu generátoru nepodílí plyn, ale místo něho je využíváno adiabatické teplo, které vzniklo při stlačení vzduchu. Tento systém tak může dosáhnout účinnosti až 70%. Dosud však tento systém nebyl realizován.

Technologie AA-CEAS dále vylepšuje CEAS tím, že mimo stlačeného vzduchu ukládá i teplo. které při stlačení vzniká - viz navíc zásobník tepla (Thermal Energy Storage).

Pomohou občané se skladováním energie?

Mimo všechny složité systémy se v budoucnu rýsuje i pomoc samotných spotřebitelů. S tím koketují některé země (např. Dánsko). V případě masivního využívaní elektromobilů, které by jistě byly hlavní složkou elektrické spotřeby, by mohli být lidé lákáni změnami cen elektřiny pro nabíjení akumulátorů automobilů. V případě přebytku elektřiny a tím okamžité nízké ceny, by si mnoho lidí začalo nabíjet svá vozidla a tím snížili výkonovou špičku. Naopak při nedostatku elektřiny by mohli energii ze svých aut odprodávat zpět za vyšší cenu a tím i vydělat nějaké peníze. S ohledem na to, že byšlo na tom spekulativně vydělávat, jistě by nakonec vzniklo mnoho firem, které by tímto způsobem vydělávali a tím by se zajistila regulace soustavy. Podobně by mohly pracovat i některá inteligentní průmyslová zařízení i spotřebiče v domácnostech, které by prioritně pracovaly v době s přebytkem energie. To je ale zatím hudba vzdálené budoucnosti, protože to znamená změnu přístupu celé společnosti a změnu způsobu placení elektřiny.

Skladovat elektřinu by mohli pomáhat továrny (factories), domácnosti (houses) a hlavně různé specializované firmy (energy storage facility), které by vydělávali na rozdílné nákupní / výkupní ceně v době přebytku, resp. nedostatku energie.

Závěrem …

Jisté je, že budoucnost patří masivnímu využití obnovitelné energie. Proto je nevyhnutelné adaptovat doposud aplikované postupy výroby a distribuce elektrické energie ze systému pevně předem naplánované výroby na systém automatického pružného kombinovaní více energetických zdrojů vyrovnávající aktuální „nabídku a poptávku“. V tomto směru se zajímavý projekt snaží uskutečnit Dánsko. Měl by dokázat, že lze vyrábět energii pouze s využitím alternativních zdrojů. Tvůrci projektu počítají s tím, že ostrov Samsö bude kompletně převeden na samozásobování obnovitelnými zdroji, přesněji, že veškerá elektřina bude pocházet z větrných mlýnů a teplo ze spalování slámy a dřeva. Jimi získaný poznatek bude asi klíčový pro rozhodování i dalších zemí nejen EU.

Poznámka: V upravené a zkrácené podobě si pak i 2. díl můžete přečíst hned v tištěné podobě v 6. čísle letošního ročníku 2009 časopisu "Alternativní energie", vydaný 14.12.2009 (bližší informace k časopisu na webu www.alen.cz).

Autor: Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: 

Komentáře

Anonymous (neověřeno) - 12. Leden 2010 - 0:14

S ohledem na to, že byšlo na tom spekulativně vydělávat, jistě by nakonec vzniklo mnoho firem, které by tímto způsobem vidělávali a tím ...
Ale fuj, to je ošklivý překlep... ;-)
Jinak ovšem zajímavé téma.