Fyzmatik | "Stlačování" elektrické energie

V posledních letech zažívají velký růst obnovitelné zdroje elektrické energie. Pro lidi je to možná potěšující informace, ale energetici z toho nadšení moc nejsou. Některé  zdroje mají velmi kolísavý výkon. Jednou závisí na střídání dne a noci, podruhé na síle větru. Co s přebytečnou energií točících se vrtulí farem větrných  elektráren, když fouká vítr? Co s přebytečnou energií solárních parků, když zrovna svítí slunce? Samotní energetici mají problém skladovat přebytečnou energii  během noci, když jaderné elektrárny a  tepelné elektrárny jedou téměř naplno. Spasením není prodej této přebytečné energie do zahraničí a tak ji skladují ve formě energie přečerpané vody v přečerpávacích elektrárnách. Řešením může být skladování energie pomocí stlačeného vzduchu pod zemí. 

Technici se vracejí ke starším projektům skladování energie, jako je technologie CAES (compressed air energy storage). Jde o stlačování vzduchu do podzemí. Takovéto zařízení  CAES vzniklo v Huntorfu mezi Brémami a Oldenburgem v severním Německu. Je v provozu už od roku 1978. Kompresory pohání mimošpičkový proud z jaderné elektrárny Unterweser (1410 MW). Plní dva válcovité podzemní zásobníky  v hloubce 650 až 800 metrů o objemu 310 tisíc m3.  Na provozní tlak 72 barů se zásobníky naplní zhruba za osm hodin. Stlačený vzduch vystačí na dvě hodiny provozu. Ve špičce je elektrárna schopna prakticky okamžitě dodávat do sítě 290 MW.

V roce 1991 ve státě Alabama v USA byla vybudována druhá  jednotka CAES jako součást plynové elektrárny McIntosh. Blok 1 má podzemní zásobník o kapacitě 538 000 m3. Zdroj funguje bez problémů v součinnosti s ryze plynovými bloky 2 a 3 (ty byly dostavěny v roce 1998).

Touto elektrárnou se inspiroval i stát Iowa, který získává přes 15 % energie z větru díky výhodným klimatickým podmínkám. V roce 2011-2012 by měla v Iowě být uvedena do provozu nová jednotka poháněná větrnými turbínami.

Princip CAES funguje podobně jako přečerpávací elektrárny. V době nízkého odběru proudu se "přebytečná" elektrická energie využije na stlačování vzduchu do podzemních zásobníků. Ve špičce se stlačený vzduch vrací z podzemí zpět, aby poháněl turbíny napojené na generátor. Tímto způsobem se omezí výkyvy způsobené změnou přírodních podmínek.  Vzduch se při stlačování zahřívá, a proto se musí chladit. Naopak při návratu na povrch je nutné jej znovu zahřívat (to se provádí zatím pomocí zemního plynu). Účinnost tlakovzdušných akumulačních elektráren se proto pohybuje kolem 50%.

Přečerpávací elektrárny dokážou zásobovat síť až 1000 MW po dobu několika hodin, jenže vhodné lokality pro jejich výstavbu jsou téměř vyčerpány. Elektrárny na stlačený vzduch mají menší výkon, ale k dispozici je více podzemních kapacit pro jeho skladování (vytěžené prostory, jeskyně, artéské studně apod.).

Také v České republice se pracuje na vývoji této zajímavé technologie skladování elektrické energie. Společný vědecký tým RWE a GE vyvinul pokročilý energeticky výhodný systém AA-CAES (advanced adiabatic CAES). V něm je teplo stlačeného vzduchu opětovně využito a skladuje se pro opětovné zahřátí stlačeného vzduchu. Tím stoupne účinnost celého procesu na 70%, což je srovnatelné s přečerpávacími elektrárnami. Demonstrační 30 MW jednotka by měla vzniknout kolem roku 2012.

Podle Rostislava Jančara