Akumulace energie

Když se řekne akumulace, většina si představí to, co dobře zná, především tedy olověné baterie. Akumulace obnovitelné energie v novém energetickém systému ale představuje mnohem více možností. Může se jednat o akumulaci do potenciální energie vody, do  přečerpávacích elektráren — u nás jsou v provozu tři — do podzemních pneumatických zásobníků, které v USA a v Německu pracují úspěšně a s vysokou účinností již přes dvacet let — přičemž stlačený vzduch se používá jako spalovací vzduch v plynových turbínách; či Evropskou unií podporovaných nových typů těchto zásobníků, recyklujících i teplo vzniklé kompresí; do redox flow baterií, které umožňují regenerovat elektrolyt externě a po jeho načerpání do baterie lze okamžitě odebírat proud. Tyto baterie se vyrábějí na bázi vanadu a mají vysoký počet pracovních cyklů. Redox flow baterie se používají již i v  řádu jednotek MWh, jak již několik let lze vidět v berlínské firmě Younicos, která projektuje ostrovní 100% obnovitelné systémy.

Jsou navrženy pochopitelně i bateriové systémy s lithium polymerovými nebo lithium železo fosfátovými. Vedle chemických akumulačních systémů, které mají omezenou dobu pracovních cyklů a pak by měly být recyklovány, existují i systémy, které mohou mít mnohem větší životnost, jsou to systémy mechanické — setrvačníky. Stacionární setrvačníková akumulační stanice je instalována v saském městě Zwickau a eliminuje v síti tramvajové linky odběrní špičky při rozjezdu tramvají a naopak akumuluje energii vznikající při brzdění.

Rovněž se čeká na zdokonalení nové koncepce fyzikální akumulace, především v oblasti superkondenzátorů, které budou použitelné teoreticky neomezený počet cyklů nabíjení a vybíjení. Zde se pravděpodobně uplatní nanotechnologie a nové uhlíkové materiály. Současné výzkumy jsou velice povzbuzující.

Mimořádně slibný je zcela nový systém akumulace energie, který byl navržen a pilotně odzkoušen ve Frauenhoferově institutu — výroba a skladování obnovitelného metanu. Přebytečný proud, například z velikých větrných parků v moři, rozloží elektrolýzou vodu na vodík a kyslík. Pro vodík ale neexistuje žádná obecná distribuční síť a její vybudování by bylo velmi nákladné. Vodík může ale reagovat s oxidem uhličitým za vzniku metanu.

Obnovitelně získaný metan může být vtláčen do celoevropské sítě zemního plynu a použit jako zdroj energie pro lokální kogeneraci, topení i pohon aut. Potřebný oxid uhličitý může pocházet ze spalování biomasy, z čištění bioplynu či z atmosféry. V posledním případě je celkový proces analogií fotosyntézy. Na počátku máme sluneční energii, transformovanou do větru a oxid uhličitý ze vzduchu a z této kombinace vzniká organická látka, sloužící jako obnovitelný zdroj energie. Současná infrastruktura rozvodů a podzemních zásobníků zemního plynu umožňuje širokou aplikaci této metody. Touto cestou lze eliminovat nežádoucí výrobní špičky větrných parků a zajistit obnovitelnou energii pro celé spektrum aplikací. Pro metan vedle toho existuje mnohem větší akumulační kapacita než pro elektřinu. V BRD existuje akumulace elektřiny v síti o velikosti 0,07 terawatthodin, ale schopnost akumulace metanu do plynového potrubí a plynových zásobníků je 200 terawatthodin, což odpovídá spotřebě plynu na tři měsíce. V letošním roce by měla být realizována jednotka o velikosti 10—20 do provozu by měla jít v polovině roku 2012.

Akumulace do přečerpávacích elektráren nezbytně nevyžaduje budování drahých a přírodu měnících horních nádrží na odřízlých špičkách kopců; v poslední době byly navrženy přečerpávací elektrárny ve vytěžených povrchových dolech, kdy by odpadla složitá výstavba nových nádrží.

Jedním z dalších  perspektivních způsobů propojujících segment dopravy a energetiky je systém „Car to Grid“, který umožňuje obousměrnou komunikaci mezi akumulátorem elektromobilu a elektrickou sítí. Tento systém se již zkouší v Kalifornii pod zkratkou C2G. V případě milionů aut budou elektromobily disponovat značnou akumulační kapacitou, zvládající denní fluktuace výkonu proměnných zdrojů.

Obnovitelná architektura a stavitelství

Hovořit o architektuře a stavitelství z hlediska energetické spotřeby a obnovitelných zdrojů je mimořádně důležité, protože budovy v EU spotřebovávají 40 % koncové energie. Řešení ale existuje. Již dnes, vedle nízkoenergetických a pasivních budov, stojí domy, které jsou schopny vyrobit více energie než samy spotřebují — „solarplus“ domy. Ve srovnání s celkovým počtem domů je jich zatím málo, ale prokazují, že mohou existovat. Jejich průkopníkem je freiburgský architekt Rolf Disch. Přijmutím potřebné legislativy by bylo možné započít vlnu energetické sanace domů a povolovat výstavbu jen těch, které budou splňovat současné nejvyšší energeticky dosažitelné parametry. Požadovat po majitelích domů, aby pronajímané byty opatřili energetickými průkazy.