Přebytečnou energii lze ukládat pod vodou
Mořskou baterií, kterou vyvinul nizozemský start-up Ocean Grazer, je nazýván systém umožňující ukládat energii pod větrnou farmou. Jejich projekt Ocean Battery, představený na veletrhu CES, získal prestižní ocenění Best of Innovation 2022.
Jedná se o řešení skladování energie, navržené k instalaci na dně moře pro pobřežní větrné turbíny nebo plovoucí solární farmy, které mají problém v případě, že podmínky pro výrobu elektřiny jsou příznivé, ale není po ní v té době poptávka. Podle zprávy společnosti KPMG, kterou si nechala zpracovat energetická firma Drax, bylo v roce 2020 kvůli nedostatku úložišť vyplýtváno dostatek elektřiny pro zásobování více než milionu domácností.
Pobřežní větrné elektrárny používají k ukládání energie baterie, ale pro rozsáhlý systém na moři by to vyžadovalo vybudovat obrovskou platformu z námořních kontejnerů, což se ukázalo jako velmi nákladné. A právě projekt Ocean Battery by to měl změnit.
Zatímco li-ion baterie, obvykle používané pro skladování „nadbytečné“, resp. aktuálně nevyužité energie, mohou vydržet až 10 000 nabíjecích cyklů, systém Ocean Battery může zvládnout až milion cyklů. Takže i když jsou náklady na skladování zhruba stejné, díky delší životnosti vyjde nový systém levněji. Tomu napomáhá i skutečnost, že Ocean Battery lze stavět i v mělčích vodách, kde se staví větrné elektrárny, což je také nákladově efektivní. Technologie by mohla být využitelná i vedle solárních farem, pokud je poblíž jezero či jiná vodní nádrž.
Přečerpávací elektrárna na dně
Oceánská baterie je založena na stejném principu jako vodní úložiště, kde je voda čerpána zpět přes přehradu v řece. Její systém se skládá ze tří klíčových komponent, kterými jsou pružné vaky, betonové nádrže a strojní jednotky obsahující čerpadla a turbíny. Betonová nádrž může při nízkém tlaku pojmout až 20 mil. litrů vody. Systém umístěný na mořském dně funguje tak, že když je přebytek elektřiny, využívá energii z okolní solární farmy nebo větrných elektráren k čerpání vody pod tlakem z betonové nádrže do flexibilních vaků. Pokud se poptávka po energii zvýší, otevřením ventilu se voda z vaků pod tlakem vody oceánu vytlačí zpět do nádrže, přičemž na své cestě potrubím její kinetická energie roztočí soustrojí turbín, které tak fungují jako generátor pro výrobu elektřiny dodávané do sítě.
Výzkumníci tvrdí, že systém má účinnost 70 až 80 %. Turbína by mohla běžet neomezený počet cyklů a po dobu své životnosti 20 let, kdy je nutné systém upravit nebo vyměnit, vyrobit neomezené množství elektřiny. Kapacita systému je 10 MWh a lze ji škálovat – je-li potřeba větší výkon, přidají se další jednotky, jako jsou čerpadla a turbíny a systém i jeho možnosti tak postupně upgradovat a zajistit jeho neustálou modernizaci, umožňující zvýšit produkci energie.
Věčná baterie nepotřebuje drahé materiály
Jednou z velkých výhod tohoto řešení je, že eliminuje použití kritických drahých materiálů, jako je kobalt, nikl a lithium, což jsou klíčové technologické kovy používané při výrobě konvenčních li-ion baterií.
Jak vysvětluje Marijn van Rooij, technický ředitel firmy Ocean Grazer: „Rozdíly v nabídce a poptávce po energii se mohou měnit ve velmi krátkých časových intervalech, ale síťovou frekvenci je důležité udržovat stabilní na 50 Hz, proto musí být systém schopen reagovat extrémně rychle. Čím menší je časové měřítko, tím více cyklů nabíjení a vybíjení je v rámci úložného systému provedeno.“
Nový systém má téměř nekonečný počet cyklů, množství úložného prostoru se v průběhu času nezhoršuje a díky tomu je praktičtější a odolnější než li-ion baterie, jejichž kapacita se během několika let výrazně sníží a jejichž používání je extrémně drahé a nebezpečné pro životní prostředí. Kromě toho může být systém nádrží Ocean Grazer implementován v obrovském měřítku, což je pro baterie rovněž mnohem obtížnější, přestože budou stále potřeba.
Prototypový systém určený pro hlubokou vodu byl již testován v laboratořích i v reálném nasazení. Firma připravuje zkoušky druhého systému, který byl upraven pro mělčí vodu v jezeře v severním Nizozemsku, který chce zprovoznit v příštím roce. Před rozšířením tohoto systému ve velkém chce nejprve uvést na trh samostatné komponenty a pracuje na vývoji systému Hybrid Ocean Grazer, ve kterém se spojí různé technologie pro optimální výrobu a využití udržitelné energie.
Petr Kostolník
Foto: Ocean Grazer
90
