Technologie „stlačování vzduchu do podzemí“ CAES (podle anglického Compressed air energy storage) vlastně představuje jistý druh fyzikální baterie, tedy nikoliv chemické baterie. CAES funguje tak, že vyrobenou a aktuálně nepotřebnou elektřinu používá ke stlačování vzduchu. Tento vzduch je přitom uskladněný v nádrži, v balonu anebo v podzemní jeskyni. Když je poptávka po elektřině, tak je stlačený vzduch zahříván, roztahuje se, a přitom roztáčí turbínu, která vyrábí potřebnou elektřinu.
Na tuhle pozoruhodnou technologii se specializuje startup Hydrostor. Plánuje zahájit výstavbu CAES projektu v Austrálii, kde tento projekt využije jako prostor k ukládání stlačeného vzduchu opuštěný zinkový důl. Podle všeho to nejsou jen takové řeči. Hydrostor v těchto dnech získal granty od vládních úřadů Austrálie v hodnotě 6,4 milionů amerických dolarů.
Systémy uskladnění energie CAES umožňují k rozvodné síti připojit více zdrojů obnovitelné energie. Někdy třeba hodně fouká v noci a větrné elektrárny vyrobí hodně elektřiny, kterou zrovna nikdo nepotřebuje. Pokud budou takové elektrárny připojené na systém CAES, tak jejich elektřina stlačí vzduch do úložiště. Až vítr utichne, tak bude možné tuto energii zase poslat do rozvodné sítě.
Hydrostor postaví systém ve variantě A-CAES, jako adiabatický CAES systém. Takové zařízení je schopné uchovat teplo, které odejme při stlačování běžného vzduchu do podzemního úložiště. Když je pak čas vrátit uloženou energii do rozvodné sítě, tak systém použije k zahřátí stlačeného vzduchu právě toto uložené teplo.
Projekt startupu Hydrostor není nijak zvlášť rozsáhlý. Bude ukládat maximálně 5 MW. Adiabatické systémy A-CAES jsou dnes velmi vzácné. Pokud Hydrostor svůj úspěšně projekt spustí, jak plánuje na rok 2020, tak by tím mohl otevřít cestu dalším projektům tohoto typu, které by byly výrazně větší.
Fyzikální baterii na stlačený vzduch Hydrostor vybuduje v zinkovém dolu Angas Zinc Mine, který se nachází poblíž Adelaide, hlavního města Jižní Austrálie. Plánované zařízení využije ke stlačování vzduchu do dolu sloupec vody, která udrží vzduch místě. Při ukládání energie stlačený vzduch vytlačí vodu do povrchové nádrže. Během odebírání uskladněné energie zase naopak voda vtéká zpět do podzemních prostor a tlačí vzduch zpátky na povrch, kde se ohřívá působením uskladněného tepla, rozpíná se a přitom roztáčí turbínu, která zařídí elektřinu do rozvodné sítě.
Alex Fuentes z vedení startupu Hydrostor se nechal slyšet, že projekt adiabatického systému A-CAES ušili na míru dolu Angas, takže systém využije přesně takové prostory dolu, jaké jsou k dispozici. Prý nebude nutné žádné další dolování kvůli zvětšení úložných prostor, což sníží finanční náklady na stavbu. I tak jsou ale takové systémy dost drahé, což je jeden z hlavních důvodů jejich dosavadního malého počtu. V Austrálii ale v poslední době bojují se strašlivými vlnami horka a podobná zařízení na uskladnění elektřiny se jim moc hodí. Jestli teď Hydrostor uspěje, tak budeme podobné systémy nejspíš vídat častěji.
Video: How Hydrostor A-CAES Technology Works (2018)
Literatura
Ars Technica 14. 2. 2019.
Baterie z jaderného odpadu a diamantů vydrží 5 tisíc let
Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2016)
Baterie, co dýchá vzduch, by se mohla stát ultralevným úložištěm energie
Autor: Stanislav Mihulka (20.10.2017)
Nová lithiová baterie pohlcuje oxid uhličitý a vyrábí karbonát
Autor: Stanislav Mihulka (01.10.2018)
Diskuze:
Průsaky
Radim K,2019-02-23 12:00:53
Dobrý den,
mám pocit, že se tu poněkud zapomíná nato, že málokterý důl je opravdu těsný a největším nepřítelem havířů bývá voda. Proto pokud by systém fungoval jako vodní přečerpávací elektrárna, jak se tu navrhuje, postupně by se v něm voda začala hromadit a nebo by se musela čerpat ven, což znamená snížení účinnosti.
Naopak pokud pracují se vzduchem, voda prosakující do dolu vykonává vlastně práci navíc stlačením vzduchu, čímž zlepšuje celkovou účinnost a ještě doplňuje provozní kapalinu ztracenou výparem.
R.
Vyzera to ako nezmysel,
Radoslav Porizek,2019-02-19 22:35:23
na ktory sa zase raz podarilo enviromentalistom ziskat peniaze od danovych poplatnikov.
Tepelny stroj s adiabatickym procesom je znamy svojou obmedzenou ucinostou.A to je ta podstatne vec, ktora v clanku chyba: kolko % dodanej elektrickej energie dokaze akumulator vratit naspat.
Dalsi klucovy parameter je pomer mnozstva akumulovanej energie v jednom cykle ku celkovemu mnozstvu energie potrebnej na vyrobu akumulatora (casto zhodne s cenou akumulatoru).
Kedze obidva tieto klucove parametry v clanku chybaju a dokonca tam nie je uvedene ani mnozstvo energie, ktore je akumulator uchovat v jednom cykle,, povedal by som, ze Australska vlada vyhodila peniaze na hlupost, ktora nebude fungovat.
Jak NATO?
Josef Hrncirik,2019-02-19 10:32:46
Zařaďme zpátečku u paroplynového cyklu s nedostižnou účinností 60% !
taky mi to přijde jako hloupost
Jarda Votruba,2019-02-18 14:28:47
jak psal pan Jahoda, výhodnější by bylo použít to jako přečerpávačku. Ale tam je zase nevýhoda toho, že profil je moc vertikální. Jak by se plnil důl vodou, tak by rychle klesal výkon, protože vodní elektrárna je tím účinější čím je vyšší rozdíl hladin.
Spíše bych to viděl na kompresní stanici, která by vzduch stlačovala, odpadní teplo používala na ohřev užitkové vody a odběru vzduchu z dolu využívali vznikající chlad k namražení chladících hal.
Jinak mi to přijde jako vyhozené peníze.
Re: taky mi to přijde jako hloupost
Martin Jahoda,2019-02-18 23:34:06
Jestli se totiž nepletu tak stlačený vzduch bude vytlačovat vodu do nádrže nahoře. Tedy roura vede dolů na dno dolu. Ten je nahoře hermeticky uzavřen. Stlačený vzduch se do dolu může čerpat jen do doby než hladna vody dosáhne dna dolu. Pak vzduch začne probublávat rourou do nádrže. Platí, že tlak vzduchu je roven hydrostatickému tlaku vody a ten je úměrný rozdílu hladin mezi nádrží a hladinou vody v dole. Energie uložená ve vzduchu je tedy rovna rozdílu těchto hladin. Jak bude stoupat hladina v dole, bude klesat tlak vzduchu. Samozřejmě je tu ještě teplo, které vzniká při stlačení vzduchu. Není mi jasné kam ho chtějí akumulovat tak aby ho mohli použít třeba druhý den. I když to bude dobře izolovaný tepelný akumulátor tak ztráty za 24h budou obrovský. To teplo je energie navíc k tom hydrostatickému tlaku ale jen pokud ho mám....
Ja si nejsem jistej, ale...
Martin Jahoda,2019-02-18 10:31:12
neplyne náhodou ze zákona zacování energie, že maximální energie, kterou z toho dolu mohou dostat, je rovna energii vody, která do dolu nateče. Jinými slovy, že mnohem lepší by bylo dul použít jako přečerpávací elektrárnu fungující tak, že vodu z nádrže prostě pustím do dolu a při přebytku elektřiny ji zase vyčerpám. Jde o to, že maximální tlak vzducu je dán výškou vodního sloupce a z toho plyne, že vyhánět vodu stlačeným vzduchem je energeticky méně efektivní, než ji prostě vyčerpat a zase pustit zpět.....
Re: Ja si nejsem jistej, ale...
Josef Hrncirik,2019-02-18 11:59:32
a) asi by to byla malá inovace
b) pružný vzduch při expanzi vykoná více práce, pochopitelně s většími ztrátami hlavně kvůli přestupu tepla a tlakové ztrátě. píšu cca 9 MWh voda oproti 60 vzduch. Potřebovali by 7 dolů.
Re: Re: Ja si nejsem jistej, ale...
Jan Novák9,2019-02-18 20:00:13
c.) v Jižní Austrálii je docela nouze o vodu pokud to není mořská voda.
Re: Re: Re: Ja si nejsem jistej, ale...
Marek Zelenka,2019-02-19 14:33:08
Jan Novák9: No, v Jižní Austrálii se nachází tak čtvrtina Velké artéské pánve s desítkami tisíc krychlových kilometrů podzemní vody. Oni v Austrálii často řeky místo do moře tečou pod zem :-)
Ale jinak v Austrálii panuje neskutečná propaganda ohledně nesmyslných zelených energií (s minimálním ERoEI) a zneužívají se k ní emoce dětí, aby za tuto věc bojovaly a bály se uhlí jak čert kříže. Spíš se jedná víc o celkem slušný globální byznys, který profituje z tohoto sugerovaného trendu. Ekonomika akumulace energie je problém, ne její výroba. V uhlí, ropě a plynu je energie už přirozeně akumulovaná a jen se uvolňuje, a tuto ekonomiku žádná technologie vyžadující jen další vstup energie, nepřekoná. Bude to vždy ztrátové. A o emisích na tak ohromné ploše Austrálie může uvažovat jen šílenec :-)
Re: Re: Ja si nejsem jistej, ale...
Josef Hrncirik,2019-02-18 20:16:25
energii ve vodě jsem bezmyšlenkově automaticky počítal jako její vytlačená váha x formální změna její výšky. Data pro vzduch jsou určitě dobře. Skutečná změna výšky vody v dole jde ve velmi placatém dole pochopitelně k nule. Bez vodní turbíny nebo motoru pracujících s velkými rozdíly tlaku vody či velkou rychlostí jejího proudění z vody energii nedostanu. Zde se mlčky a rozumně uvažuje nulová rychlost vody a nulový rozdíl tlaku na rozhraní vody a vzduchu. Podobně jako australští trestanci bych královně nejspíš také vnutil zaplatit i za oněch dalších cca 9 MWHh z vody. Tak se to má dělat!
Ještě, že Bakalu nenapadlo udělat z OKD CAES či přečerpávací elektrárnu.
Dotace by si vymohl a pak by všechno nenápadně zmizelo pod vodou.
Kapacita
Pavel Z,2019-02-18 07:11:47
V článku je trochu nejasná kapacita/výkon. Podle všeho elektrárna dokáže produkovat 5 MW, s kapacitou - pokud jsem správně rozuměl - stovek megawatt po dobu 4-12 hodin. To mi trochu nesedí, navíc by kapacita měla být uvedena v MWh a jelikož se jedná o akumulátor (a kde je v tom jaká baterie???), zrovna informace o kapacitě je dost důležitá... Tady je k tomu něco: https://utilitymagazine.com.au/where-australia-sits-on-the-energy-storage-global-stage/ ale taky se tam uvádějí MW (ale jen v porovnání stavby CAES se systémem baterií, že to vyjde na půlku), navíc mi není jasné jestli se tam mluví konkrétně o tomhle jednom projektu, australské kapacitě nebo třeba celosvětové (což by obojí byla pitomost, vtláčet se dá do vytěžených ložisek ledasčeho, takže potenciál je prakticky neomezený).
Nakonec jsem našel článek se smysluplnými údaji: https://theusbreakingnews.com/startup-will-store-energy-by-forcing-compressed-air-in-a-defunct-zinc-mine/
Takže dokáže poskytovat 5MW po dobu 2 hodin. Kapacita bude tedy vyšší než 10 MWh, ale turbíny už nepojedou s poklesem tlaku na plný výkon. I když záměna akumulátor/baterie tam je taky... To chápu v běžné mluvě, ale doposud jsem netušil, že akumulátor a baterie jsou synonyma i v odborných článcích... :-(
Re: Kapacita
Josef Hrncirik,2019-02-18 09:14:14
Připusťme že 12 h akumulují 5 MW a 12 hod je zpět čerpají. Připusťme, že vzduch je stlačován ? obrázku sloupcem vody 300 m na 3 MPa. Při adiabatické kompresi by se zahřál minimálně na 790K, tj. na cca 510°C. Teplo z komprese by mělo zachytit kapalné medium bez problémů čerpané ? nebo pevné rekuperátory tepla jako u vysokých pecí. Rekuperátor musí mít kapacitu řekněme 60 MWht při dobrém vyrovnávání teplot. To ale vyžaduje ohromné rozměry či velké tlakové ztráty ve vzduchu i médiu. 500°C nevydrží ani speciální oleje, voda by vyžadovala tlakové nádoby cca na ?50 MPa, pára extrémní objemy. Pochopitelně se to začne nápadně podobat tepelnému stroji, třeba Stirlingovu motoru s tepelným akumulátorem nebo parní fotoelektrárně.
Kdyby teplo chtěli chytat do kritické vody, měli by to jak v parní raketě. 374°C; 22 MPa nepříjemný tlak. Na ohřev vzduchu kompresí na 374°C = 647K by stačila komprese na cca 1,5 MPa; tj. důl hluboký cca 150 m. 5 MWt by vyžadovalo průtok vzduchu cca 11,6 m3 na sání z atmosféry. Uložení ve 150 m při 12 h chodu komprese by vytlačilo cca 23 500 tun vody prací cca 9,6 MWh. Přihřívaný průvan turbínou by měl teoreticky vygenerovat zpět do komprese vražených 60 MWh.
I Dlouhé Stráně mají kvůli tření a vírům ztrátu cca 20% energie a to i při malé rychlosti proudění bez problémů s adiabatickým ohřevem a ztrát ve výměnících.
God save the Queen před vyšlechtěnými australskými trestanci!
Jako kdyby jim nestačily Elonovy baterky. Divím se, že jim ještě půjčují.
Josef Hrncirik,2019-02-17 20:57:52
Re: Jako kdyby jim nestačily Elonovy baterky. Divím se, že jim ještě půjčují.
Josef Hrncirik,2019-02-18 06:29:02
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
