Zásobárny elektřiny

Ukládání elektřiny bude do 30 let zajišťovat hlavně vodík, tvrdí studie

Úložiště elektřiny usnadňují nástup obnovitelné energetiky, protože pomáhají vyrovnávat výrobu energie ze slunce a větru. V tomto desetiletí se očekává nárůst počtu velkokapacitních baterií. V Evropě jich zatím funguje nebo vzniká přes 500, a nejvíc ve Velké Británii. Mezi zeměmi EU je v rozvoji bateriových úložišť nejsilnější Německo, v Česku tomu brání legislativa a jako úložiště tu fungují hlavně přečerpávací elektrárny. Do roku 2050 má ale význam baterií překonat vodík.

Obnovitelná energie se loni poprvé stala hlavním zdrojem elektřiny v Evropské unii, a vystřídala tak fosilní paliva. Z obnovitelných zdrojů (OZE), zejména větru a sluneční energie, v roce 2020 pocházelo 38 % elektřiny v EU. Podíl uhlí, plynu a dalších fosilních paliv činil 37 %, ukázala studie institutů Ember a Agora Energiewende. V Dánsku vítr a solární energie pokrývaly potřebu elektřiny ze 61 %, což byl nejvyšší podíl v Evropě.

Solární a větrné elektrárny pomáhají snižovat emise a zvyšují soběstačnost, ale přinášejí i nové výzvy. Jednu z potíží představuje jejich závislost na počasí, kvůli které nemohou energii vyrábět nepřetržitě, a někdy jí naopak produkují příliš mnoho. Proto musí umět síť na tyto výkyvy reagovat a dodávky elektřiny do soustavy pružně zvyšovat nebo snižovat. Už teď zná lidstvo technologie, které pružnost sítě neboli flexibilitu zvyšují. Dnes pomáhají především uhelné a plynové elektrárny, které umí snižovat nebo zvyšovat svůj výkon. To se ale v budoucnu změní, protože podíl fosilních paliv v energetice se dále sníží. Podíl OZE naopak nadále poroste, a tak bude flexibility potřeba stále víc. I proto se naděje upínají k ukládání neboli akumulaci energie. Největší plány s ukládáním elektřiny zatím v Evropě představila Velká Británie. Celkem tam už běží nebo se na spuštění připravuje 260 úložišť. Mezi členskými zeměmi EU je na prvním místě Německo se 115 zařízeními nebo projekty. Stav úložišť shrnuje studie, kterou si loni nechala zpracovat Evropská komise. Podle ní Němci vedou i na počet zařízení, která jsou už v provozu, a také v instalovaném výkonu fungujících úložišť. Ten dosahuje na 7,5 gigawatt, což přibližně odpovídá třetině instalovaného výkonu všech elektráren v Česku.

Zatím dominují přečerpávací elektrárny

Zatím jsou v Evropě největším „zásobníkem“ pro přebytečnou elektřinu přečerpávací vodní elektrárny, které představují přes 90 % instalovaného výkonu velkých úložišť. Česko má takové elektrárny čtyři. Nejvýkonnější z nich jsou Dlouhé stráně v Jeseníkách, které umí od předloňska poskytovat i důležitou službu „startu ze tmy“. V případě blackoutu mohou obnovit napětí v přenosové soustavě díky „nastartování“ elektrárny Chvaletice, která je na Dlouhé Stráně napojena. Podobně může zafungovat druhá největší „přečerpávačka“ Dalešice propojená s menší vodní elektrárnou Mohelno a jadernými Dukovany.

Poznámka: Infografika čerpá z databáze Společného výzkumného střediska (JRC) Evropské komise zveřejněné v březnu loňského roku. Jeden z modrých rámečků v tomto článku shrnuje stav aktuálních úložišť elektřiny v České republice.

Přečerpávacích elektráren není mnoho a jedná se o velké projekty. Na počet v Evropě vítězí menší zařízení, zejména elektrochemické akumulátory. Mezi nimi najdeme nejvíce lithium-iontových baterií, které v současnosti asi nejvíce splňují běžnou představu o „ukládání elektřiny“. Z evropské databáze vyplývá, že celkem je v Evropě v provozu, určité fázi projektu nebo ve stavu nápadu 514 bateriových úložišť. Nejvíce z nich, konkrétně 286 se nachází ve Velké Británii, kterou následují Německo a Irsko s 53 úložišti. Do těchto čísel jsou však započítány také pozastavené projekty a některé z nich nakonec vůbec nemusí spatřit světlo světa. V Česku jsou zatím v provozu čtyři velkokapacitní bateriová úložiště. Většímu rozvoji zatím brání legislativa, která pojem akumulace energie v podstatě nezná. Průlom by mohla přinést novela energetického zákona, kterou v současné době projednávají poslanci.

Poznámka: Infografika čerpá z databáze Společného výzkumného střediska (JRC) Evropské komise zveřejněné v březnu loňského roku. Jeden z modrých rámečků v tomto článku shrnuje stav aktuálních úložišť elektřiny v České republice.

Kam ukládat

Baterie dokážou vyrovnávat hlavně výkyvy během dne, které jsou obvykle způsobeny proměnlivostí ve výrobě solární elektřiny. Větrné elektrárny mají vliv spíše na proměny v objemu elektřiny vyrobené v průběhu týdne. K vyrovnávání těchto rozdílů zatím slouží konvenční elektrárny a propojení s elektrickými soustavami dalších evropských zemí, které umožňuje přeshraniční „přelévání“ energie.

Někdy je ale potřeba uchovávat energii ještě déle. Například kvůli změnám počasí mezi létem a zimou a různou poptávkou po energii v různých měsících. Zde se ke slovu dostává elektrolýza, která z přebytkové elektřiny umožňuje vyrábět vodík a z něj následně i metan, který je ekologičtější obdobou plynu, pokud je elektřina původně vyrobena z obnovitelných zdrojů. Tato paliva pak lze dlouhodobě ukládat a znovu využít nejen pro výrobu elektřiny, ale také pro vytápění nebo pohon vozidel. Právě vodík bude hrát v polovině století ve stabilizaci elektrické sítě klíčovou úlohu, tvrdí evropská studie.

Úložiště budoucnosti

Během příštího desetiletí budou ještě evropské země při vyrovnávání výkyvů v soustavě využívat konvenční elektrárny a přeshraniční propojení. Do roku 2030 zároveň vzroste význam ukládání elektřiny, které vedle stávajících přečerpávacích elektráren nově umožní i bateriová úložiště. Dnes je v Evropě v provozu nebo určité fázi projektu asi 87 GW instalovaného výkonu přečerpávacích elektráren a bateriových úložišť. Prvenství v tomto ohledu drží Španělsko (14 GW) následované Německem (13 GW). Do konce dekády ale bude Evropa podle studie potřebovat 108 GW. Nárůst by měly pokrýt především právě baterie.

Poznámka: Infografika čerpá z databáze Společného výzkumného střediska (JRC) Evropské komise zveřejněné v březnu loňského roku. Jeden z modrých rámečků v tomto článku shrnuje stav aktuálních úložišť elektřiny v České republice.

Mezi lety 2030 a 2050 však studie předpokládá obrat, na jehož konci budou s denní, týdenní i sezónní flexibilitou pomáhat hlavně technologie založené na vodíku, které mají zároveň zajistit snížení emisí v dopravě nebo vytápění. V roce 2050 bude Evropa potřebovat 550 GW instalovaného výkonu elektrolyzérů, které jsou dnes ještě v plenkách a instalovaný výkon těch, které jsou v provozu, nedosahuje ani 1 GW. Potřebná kapacita úložišť elektřiny v podobě přečerpávacích elektráren a baterií naopak v roce 2050 poklesne až na 50 GW. Jejich úlohu totiž budou moci zastat samotní spotřebitelé, kteří by v té době již měli mít k dispozici technologie, jež pomáhají pružně reagovat na situaci na trhu a v síti a spotřebu elektřiny snižovat či zvyšovat. Mezi tyto technologie patří například chytré nabíjení elektromobilů, které se tak mohou proměnit v jakési pojízdné baterie.