Prechod na obnoviteľné zdroje energie prináša okrem ekologických výhod aj jednu zásadnú výzvu – elektrinu treba vedieť spoľahlivo uskladniť na obdobie, keď nefúka vietor alebo nesvieti slnko. Práve na tomto probléme už niekoľko rokov pracujú nemeckí vedci, ktorí prišli s netradičným riešením. Na dne mora chcú umiestniť obrovské duté betónové gule fungujúce ako podmorské zásobníky energie.
Na prvý pohľad môže takýto nápad pôsobiť ako sci-fi. V skutočnosti však ide o technológiu, ktorú výskumníci už niekoľko rokov testujú a postupne pripravujú na praktické využitie.
Obnoviteľná energia potrebuje spoľahlivé úložiská
Veterné elektrárne a solárne panely patria medzi najdôležitejšie zdroje čistej energie. Ich najväčšou nevýhodou však zostáva závislosť od počasia. Vietor nefúka nepretržite a výroba elektriny zo slnka prirodzene klesá v noci alebo počas zamračených dní.
Energetická sústava pritom musí fungovať v dokonalej rovnováhe. V každej sekunde sa musí vyrobiť približne rovnaké množstvo elektriny, aké domácnosti, firmy či priemysel práve spotrebujú. Ak výroba výrazne prevyšuje spotrebu alebo naopak zaostáva, prevádzkovatelia siete musia situáciu okamžite vyrovnávať.
Práve preto sa čoraz viac investuje do technológií na skladovanie elektrickej energie. Bez nich bude ďalšie rozširovanie obnoviteľných zdrojov výrazne komplikovanejšie.
Ak si chcete lepšie predstaviť princíp fungovania tejto technológie, pozrite si video:
Stabilná sieť je základ fungovania celej energetiky
Elektrizačná sústava funguje iba vtedy, keď medzi výrobou a spotrebou existuje rovnováha. Nadbytok elektriny môže spôsobovať technické komplikácie, zatiaľ čo jej nedostatok si vyžaduje okamžité zapojenie ďalších výrobných zdrojov.
Pri obnoviteľných zdrojoch je táto úloha ešte náročnejšia. Veterné turbíny či fotovoltické elektrárne totiž vyrábajú energiu podľa aktuálnych prírodných podmienok, nie podľa okamžitej spotreby.
Ak napríklad počas slnečného dňa vznikne veľký prebytok elektriny, časť výroby sa musí obmedziť. Keď sa naopak zatiahne alebo vietor ustane, chýbajúcu energiu treba rýchlo nahradiť, často pomocou elektrární spaľujúcich fosílne palivá alebo iných regulačných zdrojov.
Význam spoľahlivej energetickej infraštruktúry pripomenuli aj rozsiahle výpadky elektriny, ktoré v posledných rokoch zasiahli viaceré európske krajiny. Aj preto rastie záujem o nové technológie, ktoré dokážu ukladať veľké množstvo energie na dlhší čas.
Projekt StEnSea využíva silu tlaku morskej vody
Jedným z najzaujímavejších riešení je projekt StEnSea (Stored Energy in the Sea), na ktorom pracuje nemecký výskumný tím od roku 2011.
Technológia využíva jednoduchý fyzikálny princíp. Na morské dno sa ukladajú duté betónové gule s priemerom približne deväť metrov a hmotnosťou okolo 400 ton. Umiestnené majú byť v hĺbke približne 600 až 800 metrov, kde pôsobí mimoriadne vysoký tlak vody.
Práve tento tlak predstavuje zdroj energie, ktorý systém využíva.
Betónové gule fungujú ako podmorské batérie
Celý proces možno prirovnať k prečerpávacej vodnej elektrárni, ibaže namiesto dvoch vodných nádrží využíva tlak oceánu.
Počas obdobia, keď je elektriny nadbytok, sa energia použije na odčerpanie vody z vnútra betónovej gule. Vo vnútri zostane prostredie s veľmi nízkym tlakom.
Keď sa neskôr zvýši spotreba elektriny, ventil sa otvorí a voda pod vysokým tlakom začne prúdiť späť dovnútra. Pri prietoku roztáča turbínu napojenú na generátor, ktorý vyrába elektrickú energiu a dodáva ju späť do siete.
Výhodou je, že systém nepotrebuje chemické batérie ani vzácne suroviny. Celé skladovanie energie je založené na mechanickom princípe využívajúcom prirodzený tlak vody vo veľkých hĺbkach.
Skúšky ukázali, že technológia funguje
Prvé experimenty prebehli v Bodamskom jazere, kde výskumníci testovali zmenšený prototyp zariadenia. Výsledky potvrdili, že princíp je technicky uskutočniteľný, čo otvorilo cestu k ďalšiemu vývoju.
Ďalšou etapou má byť nasadenie plnohodnotného zariadenia pri pobreží Los Angeles. Podľa plánov by malo ísť o prvé komplexné overenie technológie v podmienkach otvoreného oceánu.
Práve tento test môže ukázať, ako sa systém správa pri dlhodobej prevádzke v reálnom morskom prostredí.
Potenciál je obrovský
Výskumníci odhadujú, že pri vhodných lokalitách by bolo možné pomocou tejto technológie uskladniť až približne 817 000 gigawatthodín elektrickej energie. Ide o teoretický potenciál založený na dostupných vhodných miestach vo svetových oceánoch.
Ak by sa takéto hodnoty podarilo v budúcnosti využiť, išlo by o množstvo energie porovnateľné s ročnou spotrebou desiatok miliónov európskych domácností.
Optimisticky vyzerajú aj ekonomické odhady. Vedci predpokladajú, že náklady na uskladnenie elektriny by sa mohli pohybovať okolo 5,1 eurocenta za kilowatthodinu, pričom životnosť jednej betónovej gule by mohla dosiahnuť približne 50 až 60 rokov.
Tieto údaje však zatiaľ vychádzajú z výpočtov a modelov. Ich potvrdenie bude závisieť od výsledkov budúcich prevádzkových testov.
Výhodou je minimálny zásah do krajiny
Veľkým plusom podmorského systému je aj to, že nezaberá cennú pôdu na pevnine. To môže byť významná výhoda najmä v husto obývaných regiónoch alebo na ostrovoch, kde je priestor na budovanie veľkých energetických zariadení obmedzený.
Projekt zároveň získal finančnú podporu aj zo Spojených štátov, ktoré do ďalšieho vývoja investovali približne štyri milióny dolárov. Aj to naznačuje, že nejde iba o akademický experiment, ale o technológiu, ktorá má šancu nájsť praktické uplatnenie.
Budúcnosť skladovania energie môže byť ukrytá pod hladinou
Rozvoj obnoviteľných zdrojov nebude závisieť iba od výkonnejších veterných turbín či modernejších solárnych panelov. Rovnako dôležité bude nájsť spoľahlivé, bezpečné a ekonomicky výhodné spôsoby, ako prebytočnú elektrinu uchovávať.
Projekt StEnSea predstavuje jednu z najzaujímavejších možností. Využíva jednoduché fyzikálne zákony, nepotrebuje vzácne materiály a môže ponúknuť dlhú životnosť zariadení. Hoci technológia zatiaľ prechádza ďalšími skúškami a jej masové nasadenie si ešte vyžiada čas, odborníci ju považujú za jeden z perspektívnych smerov budúceho rozvoja energetiky.
Ak sa očakávania potvrdia aj v praxi, obrovské betónové gule ukryté na dne oceánov by mohli v budúcnosti zohrávať významnú úlohu pri stabilizácii elektrických sietí a efektívnejšom využívaní energie z obnoviteľných zdrojov.
