k47.cz  — každý den dokud se vám to nezačne líbit
výběr foto Praha povídky kultura
TECH ▞▞ kolo | twitter RSS
««« »»»

Betonové baterie, vodní baterie a další low-tech vymoženosti

21. 8. 2018 — k47 (♪)

Elektřina je jeden z těch vý­do­bytků ci­vi­li­zace o kterém nikdo moc ne­pře­mýšlí. Vy­chází od­ně­kud ze zdi a buď fun­guje nebo ne­fun­guje, ne­e­xis­tuje nic jako obdoba špatné wifi, která se jen-tak-tak plazí. Elektřina je bi­nární. A v na­prosté vět­šině pří­padů fun­guje. Proto ji bereme jako jis­totu. Ale za oponou se dějí věci, na­chází se tam zcela klí­čové prů­mys­lové od­větví, které má po­ten­ciál značně snížit oby­va­tel­nost této naší pla­nety.

Ob­no­vi­telné zdroje ener­gie jsou jednou z mála mož­ných cest vpřed (na ja­der­nou fúzi si musíme počkat, až to ITER po­řádně roz­jede v roce 2035). Ale ty mají tu ne­vý­hodu, že slunce ne­svítí pořád (i když se nás v po­slední době snaží pře­svěd­čit o opaku) a je tedy třeba vy­rov­ná­vat výkyvy mezi vy­ro­be­nou ka­pa­ci­tou a spo­tře­bou1 .

Jako vy­rov­ná­vací jed­notky se nej­čas­těji po­u­ží­vají pře­čer­pá­vací vodní elek­trárny2 – jsou masivní a efek­tivní jak ener­ge­ticky, tak v do­la­rech za jed­notku ka­pa­city + vydrží sto let. Člověk ale po­tře­buje spoustu peněz a nějaký kopec, kte­rému může usek­nout špičku. Pře­čer­pá­vací elek­trárna musí být masivní, pro­tože jinak se ne­vy­platí.

Náš gigant Dlouhé stráně stál 6.5 mi­li­ardy korun, je osa­zený dvěma ge­ne­rá­tory/čer­pa­dly o výkonu 325MW, které můžou běžet celých 6 hodin, než dojde voda. Jak říkám: Mon­strum. A efek­tivní: Jedna ki­lowatt­ho­dina ka­pa­city stojí v pře­počtu 74 dolarů.3

Tady se do­stá­vám ke ka­ta­ly­zá­toru, který vedl k těmto řádkům. Na in­ter­ne­tech se psalo o firmě, která se roz­hodla vy­va­žo­vat rozdíl mezi pro­dukcí a spo­tře­bou docela ino­va­tivní me­to­dou. Ener­gii ne­u­sklad­ňuje ve vodě, ale ve ve­li­kých be­to­no­vých kvá­d­rech. Systém je jed­no­du­chý: Srdcem všeho je jeřáb, který skládá těžké před­měty do výšky a tak uscho­vává ener­gii. Když je ji po­třeba uvol­nit, začne je spouš­tět na zem a motor při tom fun­guje jako ge­ne­rá­tor.

Jde o sym­pa­ticky pri­mi­tivní nápad, všechny kom­po­nenty máme, jeřáby a motory jsou běžné zboží, stačí za­vo­lat ně­ko­lika prů­mys­lo­vým gi­gan­tům a už nám na dvorku stojí sto metrů vysoké mon­strum. O závaží také není nouze, nemusí jít přímo o beton, ten je jednak drahý a pak také jeho výroba má na svě­domí značné množ­ství CO2. Stačí cokoli těž­kého, ide­álně recyklo­vaný ma­te­riál. Firma do hry při­dává jen pre­cizní sen­zory a faj­nové pro­gramy, aby zcela au­to­ma­ti­zo­vali za­há­ko­vání, zve­dání a od­há­ko­vání závaží. Nejde o nic zcela re­vo­luč­ního a to je dobře—může to přece jen vyjít.

Ale teď si jistě říkáte, že v něčem musí být háček, že jinak bych o tom přece nepsal. Ano i ne. Roz­hodně nejde o první nápad svého druhu. O nápady nikdy není nouze. Stačí si pře­číst pří­slušné heslo na wi­ki­pe­dii a je jasné, že se ob­je­vilo mnoho ideí jak uscho­vat ener­gii.

Třeba pomocí vagonů na­lo­že­ných ka­me­ním na ně­ko­lik ki­lo­me­trů dlouhé na­klo­něné trati, spouš­tění a vy­zve­dá­vání sto­tu­no­vého závaží do starého rop­ného vrtu o hloubce víc jak 3 ki­lo­me­try, spouš­tění a vy­zve­dá­vání závaží z pla­vi­dla na dno moře (také ně­ko­lik ki­lo­me­trů), pomocí stla­če­ného vzdu­chu, po­ten­ci­álně v ba­lo­nech při­pou­ta­ných k moř­skému dnu nebo v obřích se­tr­vač­ní­cích. A to jsou jen způ­soby po­sta­vené na me­cha­nické ener­gii. Mezi další mož­nosti patří usklad­ňo­vání elek­trické ener­gie vý­ro­bou vodíku, metanu nebo čpavku a mnoho druhů ba­te­rií.

Prin­cip je vždy stejný: elek­tric­kou ener­gii – která nemá sklony zů­stá­vat na místě nebo se do­konce nechat na dlou­hou dobu usklad­nit – pře­mě­nit na jinou formu ener­gie, která je více sedavá. Nej­jed­no­dušší je to v pří­padě po­ten­ci­ální ener­gie: Stačí když něco zvednu do výšky, spo­tře­buji ener­gii a ucho­vám ji v onom před­mětu, ener­gie do­slova zů­stane tam, kam ji od­lo­žím. Ne­zá­leží jestli jde o gi­gan­tické be­to­nové bloky nebo masu vody, fun­guje to stejně.

Jeřáb zve­da­jící závaží je po­sta­ven na iden­tic­kém prin­cipu jako pře­čer­pá­vací elek­trárna—ve své pod­statě jde o ob­rov­ské ba­te­rie.

Ba­te­rie – tedy ty, které tak ty­picky ozna­ču­jeme – se ne­mů­žou s me­cha­nic­kými způ­soby usklad­nění ener­gie (zatím) měřit. Nej­větší in­sta­lace ba­te­rií má ka­pa­citu 400MWh. Dlouhé stráně dis­po­nují ka­pa­ci­tou 3900MWh a kon­strukce stála výše vy­počte­ných ~74$/kWh. Powepack 2 – nej­vý­hod­nější Muskem na­bí­zená ba­te­rie má po­ři­zo­vací cenu 398$/kWh4 .

Na druhou stranu velká in­sta­lace ba­te­rií ne­po­tře­buje horu k se­říz­nutí a spoustu bagrů. Také začalo ně­ko­lik pro­jektů, které se snaží využít staré ba­te­rie z elek­tro­mo­bilů. Pokud ka­pa­cita ba­te­rie v elek­tro­mo­bilu klesne na 50%, je to velice ne­pří­jemné. Auto v tom pří­padě ztratí po­lo­vinu své uži­teč­nosti. Ale to pro sta­ci­o­nární ba­te­rii, která bude žít v masiv­ním skladu, a vy­rov­ná­vat výkyvy v roz­vodné síti, ne­před­sta­vuje pro­blém. Nároky na pro­stor a váhu ve vo­zi­dle jsou striktní, do skladu jich bez pro­blému můžeme na­vo­zit tuny a když z nich vy­máčk­neme pár let ži­vot­nosti, bude to výhra.

Konec konců na té firmě, která chce je­řá­bem zvedat be­to­nové bloky ne­zá­leží. V ko­neč­ném dů­sledku roz­hodne jen to, jestli jejich metoda bude efek­tivní a vý­hodná. Ale pro mě bylo nej­dů­le­ži­tější, že jsem se zase do­zvě­děl něco nového, něco málo o jednom aspektu prů­myslu, který nám všem dává ener­gii. Do­slova.


  1. To je třeba pro­vá­dět i bez vrt­ka­vých ob­no­vi­tel­ných zdrojů, pro­tože nej­větší a nej­e­fek­tiv­nější elek­trárny (ja­derné, uhelné) není možné skoro nijak re­gu­lo­vat. Když jedou, tak jedou na na­vr­žený výkon. Po­ptávka na druhé straně rov­nice se při­ro­zeně mění v prů­běhu dne, týdne nebo roku.
  2. Stejně fun­gují oby­čejné vodní elek­trárny. V době nízké spo­třeby vodu za­dr­žují a když na­stane špička, ote­vřou sta­vi­dla, roz­je­dou ge­ne­rá­tory a vyrobí ener­gii, která se jim na hrázi sama na­a­ku­mu­lo­vala ve formě vody. Je to zvláštní, ale každá vodní elek­trárna je vlastně gi­gan­tická ba­te­rie.
  3. Nefé­rově jsem použil ko­ru­no­vou cenu z roku 1995 a dnešní pře­vodní kurz na dolary. Pokud chcete přesná čísla, vy­ná­sobte si to po­mě­rem o kolik se od té doby zne­hod­no­tila měna.
  4. Prů­mysl má na mušce metu 150$/kWh, kterou chtějí po­ko­řit v roce 2020.
píše k47 & hosté, ascii@k47.cz