Podíl obnovitelných zdrojů na výrobě elektrické energie rychlým tempem stoupá po celém světě. Podle analytické společnosti Ember vyrobily obnovitelné zdroje až třicet dva procent elektrické energie v roce 2024. V Evropské unii to bylo dokonce čtyřicet sedm procent.

Větrné, vodní a solární elektrárny sice nepotřebují k výrobě energie pro klima destruktivní spalování fosilních paliv nebo štěpení jaderného paliva, zato jsou v případě větrných, vodních a solárních elektráren více či méně závislé na počasí. Co když ale počasí obnovitelným zdrojům nepřeje?

Větrné, vodní a solární zdroje jsou zdroji svého druhu. Vyrábějí energii tím, že se napojí na již existující energetický tok: kinetickou energii větru či tekoucí vody nebo proud slunečního záření a mění je na elektrickou energii. Jejich nevýhodou však je, že vyrábějí nikoliv tehdy, kdy stoupá spotřeba po energii, nýbrž jen tehdy, když vane vítr, svítí slunce a v přehradách je dostatek vody.

Pro budování čistých energetických systémů je tak klíčové ukládání energie z období, kdy panuje počasí příhodné pro výrobu obnovitelné energie. Jaká technická řešení v současnosti pro ukládání čisté energie máme k dispozici?

Jak ukládat energii

Technické možnosti ukládání energie lze snadno rozdělit podle doby, po kterou jsou schopny uchovat získanou energii. Od kondenzátorů schopných uložit a vybít energii jen v řádu několik milisekund, po velkokapacitní úložiště pro sezónní ukládání energie z léta na studenou zimu.

Každý energetický systém však má své vlastní specifické potřeby dané regionálním klimatem i tím, s jakými zdroji pracuje. V zemích s tropickým klimatem možná nevanou tak silné větry, ale zpravidla je v nich dostatek vody v mohutných řekách a slunečního záření přes den, což umožňuje stavět přehrady s výkonnými generátory.

Takovou zemí je například Brazílie, kde vyrábějí energii především z vodních zdrojů a sezónní ukládání energie není příliš potřeba. V zemích s kontinentálním počasím, jako je například Česká republika, kde se střídají studená a teplá roční období a potenciál vodních zdrojů pro výrobu energie je takřka vyčerpán, je ukládání energie nutností.

Jednak je třeba ukládat denní přebytky. Například v jarních a letních obdobích obrovské množství energie ze slunce vyrobené přes den a uložit je pro spotřebu v noci. Ještě větším úkolem je ukládat energii v řádech měsíců, například z léta na studenou zimu.

Ukládání do přečerpávacích elektráren je nákladné

V České republice je nejznámějším příkladem již existujícího zařízení pro ukládání energie elektrárna Dlouhé Stráně v Jeseníkách postavená společností ČEZ za účelem stabilizace sítě a uchování přebytků výroby především z jaderných reaktorů v Dukovanech.

Dlouhé Stráně fungují na jednoduchém principu. Zpravidla v noci, kdy jaderné reaktory dodávají více energie, než je potřeba, začnou mohutná čerpadla v údolí centrální části Hrubého Jeseníku pumpovat vodu z dolní do horní nádrže, položené o více než pět set metrů výše. V denní špičce pak operátoři elektrárny otevřou stavidla a voda hnaná gravitační silou na turbíny pohání generátor vyrábějící elektrickou energii.

S rostoucím výkonem obnovitelných zdrojů přechází elektrárna do nabíjecí fáze častěji i přes den, kdy je třeba uchovat energii ze slunce, popřípadě ve větrném počasí energii z větrných turbín. Přečerpávací elektrárna dokáže uchovat energetické přebytky v řádech hodin a dnů.