Princip zařízení je starobylý. V podstatě jde o baterii, která ukládá energii ve formě potenciální energii v zemském gravitačním poli. Úplně stejně fungují vodní přečerpávací elektrárny. I v těch voda musí nejprve putovat vzhůru gravitačním polem Země, aby se pak ve chvíli potřeby prudce spustila dolů a roztočila připojenou turbínu.
Přečerpávací baterie jsou zatím nejúčinnějším a nejlevnějším způsobem skladování elektřiny ve velkém měřítku, ale jejich další rozvoj komplikuje především nedostatek vhodných lokalit. Nejde přitom jen o topografii, tedy vhodné výškové rozdíly, ale také odpor místních obyvatel, kteří velmi často nechtějí vidět své hory „seříznuté“ a vybetonované.
Věž se závažím
„Gravitační baterie“ přesto představují zajímavou alternativu k chemickým bateriím, které dominují celosvětovému trhu se skladováním energie. Trhu, který v příštích letech a desetiletích nejspíše rapidně poroste ruku v ruce s nárůstem výkonů obnovitelných zdrojů energie. Ze slunečního svitu či větru vyrobená energie není dostupná vždy a poptávka po způsobech jejího ukládání tedy bude do budoucna nejspíše jen stoupat.
Zatímco na chemické baterie sází celá řada velkých korporací, několik menších společností pracuje na myšlence nového typu „gravitačních baterií“. Start-up Gravitricity už je přitom provozovatelem a majitelem zařízení v Edinburghu.
Test v malém
Jde zatím jen o malý demonstrátor principu s omezeným výkonem. Při spouštění závaží se z motorů „výtahu“ stávají elektrické generátory, které vysílají až 250 kilowattů energie zpět do sítě, ovšem jen zhruba po dobu 11 sekund. Zařízení je schopné reagovat pružně, maximálního výkonu dosáhne s velmi malým zpožděním jednotek sekund (úplně přesné údaje k dispozici nejsou).
Přestože jde o opravdu skromný začátek, gravitační baterie má hned několik výrazných výhod. Některé jsou zjevné: lithium-iontové baterie například mají omezenou životnost na určitý počet nabíjecích cyklů. Ovšem komponenty gravitačních úložišť – navijáky, ocelové kabely a těžká závaží – vydrží dobře desítky let.
Zavádění chemických baterií znamená také jistou ekologickou zátěž, nutnost vývoje zatím nevyzkoušených technologií recyklace a budování nové infrastruktury, výroba oceli (i její recyklace) jsou odzkoušené a velmi dobře vypilované technologie.
Gravitační baterie se tak v důsledku mohou z ekologického i finančního hlediska vyplatit, myslí si někteří. Oliver Schmidt z Imperial College London pro Gravitricity zpracoval analýzu, podle které po započtení všech nákladů – včetně výstavby, provozních nákladů a údržby – může být tento typ skladování levnější než lithium-iontové baterie.
Schmidt odhaduje, že Gravitricity by mohla vyjít na 171 dolarů za každou megawatthodinu (MWh). Schmidtův výpočet celoživotních nákladů na MWh lithium-iontových baterií je přitom 367 dolarů, tedy zhruba dvakrát vyšší. Průtokové baterie, slibná technologie pro síťová úložiště, vyjde podle Schmidta na 274 dolarů za MWh.
Nejdřív se musí postavit
V případě gravitačních technologií se jedná pouze o odhad, který nelze doložit daty z praxe. Technologie je stále „neuvěřitelně nezralá“, uvedl Schmidt pro časopis Science. A zatímco ceny chemických baterií stále vytrvale klesají tempem několik procent za rok na jednotku uložené energie, vývojáři „gravitačních baterií“ (kterých je opravdu na světě jen pár), neudělali v tomto ohledu zatím žádný pokrok.
Samozřejmě je tu ještě jeden další problém. Stejně jako všechny skladovací technologie, tak i gravitační skladování má zatím „smrtící“ konkurenci. Na většině míst Země jsou nejlevnějším způsobem, jak se vyrovnat s výkyvy poptávky, elektrárny na zemní plyn, které mohou velmi pružně reagovat.
Gravitricity si údajně nedělá iluze o překážkách, které před firmou stojí. Nejde jen o to, že zatím je to malý start-up se 14 zaměstnanci. I na samotné technologii je ještě co vyvíjet a zlepšovat, než bude opravdu použitelná, robustní a levná. V Gravitricity například měli údajně nečekaně velké problémy s kroucením ocelových lan, na kterých je závaží připevněno.
Pokud se firmě podaří překonat počáteční obtíže a zvládne projít start-upovým „údolím smrti“, plánuje do roku 2023 postavit plnohodnotnou elektrárnu. Ta už by měla mít těžší závaží a téměř kilometr hlubokou šachtu, která by mohla produkovat až 4 MW špičkového výkonu. Podle svých plánů by mohla firma využít opuštěné doly, kde by využívala výtahové šachty. Start-up o tom jedná i s Vysokou školou báňskou - Technickou univerzitou Ostrava.
Text vyšel původně na serveru Emovio a byl redakčně upraven.
