Energie zakletá v kamenech

Vzestup obnovitelných zdrojů energie a současně útlum tradičních elektráren, který nastoupilo např. Německo, ale i řada jiných zemí, v sobě skrývá řadu úskalí. Např. nevyrovnaný a kolísavý výkon obnovitelných zdrojů energie (OZE). K tomu, aby bylo možné plynule a bezpečně přejít na energetický systém převážně využívající OZE, je nutné vyřešit možnost skladování energie, které by vyrovnávalo nadprodukci a naopak nedostatek ve výrobě elektřiny, když slunce nesvítí a vítr nefouká.

Skladování energie v horkých kamenech
Lávový gril, neboli smažení na rozpálené kamenné plotýnce už mnozí znají, stejně tak masáž, při které se používají zahřáté kameny. Vývojáři společnosti Siemens ale přišli na možnost využití ohřátých kamenů jako akumulátoru pro uskladnění energie. Přebytečná energie (např. z výkonu fotovoltaických panelů či větrných elektráren, pro který by se nenašlo aktuální uplatnění) se odvede ze sítě a přemění se na tepelnou energii. V případě vysoké hustoty tepelného toku lze takto přenést velké množství energie. A zde se dostávají ke slovu kameny. Celé řešení lze demonstrovat na příkladu fénu na vlasy. Elektrická energie ohřívá proud vzduchu, který se potrubím vhání do skladovací jednotky. Ta se skládá z pevného izolačního obalu a vnitřku vyplněného malými kamínky. Horký vzduch kamínky zahřívá na teplotu vyšší než 600 °C. Podmínkou je, že se při této teplotě kameny nesmějí začít tavit ani praskat.
Jak se ale dá takto uskladněná energie přeměnit zpátky na elektřinu? Využívá se zde velmi spolehlivá a léty prověřená technologie výroby elektřiny pomocí páry. Do skladovací jednotky se nyní začne vhánět naopak studený vzduch, který se zahřeje a získané teplo odevzdá v dalším stupni vodě v bojleru. Ta se změní na páru, která se pak pod tlakem vhání na turbínu. Turbína vyrábí známým procesem elektřinu, která se vrací zpět do sítě.
Tento jednoduchý systém skladování energie se pochopitelně nedá využívat dlouhodobě. Předpokládá se, že kameny dokážou udržet dodanou energii asi týden. Což znamená, že ho sice nelze využívat sezónně (např. k uchování energie vyprodukované na podzim a její spotřebovávání během celé zimy, která bývá z hlediska obnovitelných zdrojů nejslabší), ale může posloužit k vyrovnávání dvou-, třídenních výkyvů.

Do experimentálního provozu už příští rok
Společnosti Siemens a Hamburg Energie ve spolupráci s technickou univerzitou v Hamburku připravují pilotní projekt akumulačního zařízení nazvaného FES (Future Energy Solution). V současné době se testují tepelné vlastnosti skladovacího zařízení. Funkční konverze elektřiny do tepelného úložiště a opět do elektřiny by měla proběhnout na jaře 2017. Plánované zařízení bude mít kapacitu 36 MWh, a úložiště s kamením bude disponovat objemem 2000 m3. Zpočátku vědci očekávají účinnost 25 %, celý koncept má ale mít potenciál až 50% účinnosti.
Systém skladování energie v horkých kamenech je pouze jednou z možností, které se nabízejí. Oproti např. přečerpávacím elektrárnám nebo podzemním vodním tankům či elektrochemickým řešením má ale několik velkých výhod. Není závislý na geomorfologii krajiny, kde má být umístěn, a je zcela ekologicky nezávadný a bezpečný. Navíc je velmi jednoduchý, levný a lehce škálovatelný podle aktuálních potřeb. Kameny, které se v něm používají, se dají často vytěžit přímo v místě, kam se má úložiště umístit, takže jde o řešení mimořádně šetrné k životnímu prostředí.