Řada klíčových průmyslových procesů vyžaduje velmi vysoké teploty. Konvenční cementárny vyžadují více než 1 300 °C, výroba skla, železa nebo oceli teploty přes 1 000 °C. To představuje ohromné množství energie, kterou v naprosté většině generují fosilní paliva. V dnešní době to dělá asi 17 procent emisí oxidu uhličitého.
Vypořádat se s těmito emisemi nebude snadné, ale očividně se na tom už intenzivně pracuje. Nedávno jsme na OSLU psali o slibné solární pasti a ve hře jsou i další možnosti. Mark Jacobson ze Stanford University a jeho kolegové navrhují, že by bylo pro průmyslové aplikace efektivní uchovávat energii ve formě co nejbližší jejímu využití. Tak jako je pro sprchování výhodné skladovat horkou vodu a pro přípravu vychlazených drinků led, lze pro průmyslové procesy, které vyžadují vysoké teploty, skladovat horko v ohnivzdorných cihlách.
Jacobsonův tým je přesvědčen, že použití ohnivzdorných cihel k tomuto účelu nabízí snadnější a lacinější přechod k „zelenému“ průmyslu. Spočítali, že pro 149 zemí, které jsou zodpovědné za 99,75 procent emisí oxidu uhličitého, by použití ohnivzdorných cihel jako úložiště energie, ušetřilo asi 1,27 bilionů dolarů kapitálových nákladů oproti scénáři, v němž by ohnivzdorné cihly nebyly využity.
Ohnivzdorné cihly jsou technologií doby bronzové. Přesto by nám mohly vytáhnout trn z paty i dnes. Jsou velmi odolné, používají při stavbě pecí, ohnišť nebo krbů. Mírnou úpravou receptu se z izolačních cihel mohou stát tepelné baterie. Výsledné cihly-baterie bude možné naskládat do izolovaného zásobníku, kde pak mohou uskladňovat teplo, získané ze solární nebo třeba větrné energie, při teplotách potřebných pro průmyslové procesy.
Uložené teplo je možné využít tak, že ho odebere vzduch proudící kanálky mezi cihlami nabitými teplem. Tímto způsobem by bylo možné provozovat solární (nebo větrný) průmysl, i když nesvítí slunce nebo nefouká vítr. Nabíjitelné baterie fungují stejným způsobem. Jak uvádí Jacobson, rozdíl, velmi zásadní, je v tom, že úložiště s ohnivzdornými cihlami by to mělo zvládnout desetkrát levněji než baterie.
Video: Stanford Webinar: Achieving a Sustainable Future with Clean, Renewable Energy and Storage
Video: Can We Rapidly Move to 100% Renewables? - Interview with Stanford's Mark Jacobson
Literatura
Němečtí vědci spustili xenonové umělé Slunce
Autor: Stanislav Mihulka (29.03.2017)
Pálené cihly ve funkci superkondenzátorů a úložiště energie
Autor: Josef Pazdera (18.08.2020)
Dvojfunkční energetická věž TTSS dodává energii nepřetržitě
Autor: Stanislav Mihulka (07.12.2023)
Solární tepelná past překonala 1 000°C. Na obzoru je solární průmysl
Autor: Stanislav Mihulka (02.06.2024)
Diskuze:
chjo
Karol Kos jr.,2024-08-08 10:02:18
Využívat vzduch jako teplonosné médium je podle mě zhovadilost, nedává žádný smysl. Proto je to celý zase jen další klimaaktivistická scifi nejspíš na vytažení peněz za grant nebo dotaci.
Mám pocit, že to jako nápad vypadá hezky, ale…
Jarda Ticháček,2024-08-07 19:09:08
Ty cihly jsou vcelku špatným vodičem tepla. Takže, když už se je jednou podaří zahřát, umím si představit, že ohřívají vzduch, nebo jiné médium proudící těmi kanály mezi nimi. A klidně dost dlouho. Jen si myslím, že jejich ohřev nebude až tak jednoduchý.
Jako laik odhaduji, že taková technologie má při aplikaci dost úzké rozmezí, ve kterém její použití dává smysl.
A samozřejmě každá z aplikací bude ty hodnoty mít jiné, ale omezující.
Re: Mám pocit, že to jako nápad vypadá hezky, ale…
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-07 19:37:01
Ohřívat byste to mohl proudem horkého vzduchu zhora dolů a teplo odebírat protiproudem zdola nahoru. Tím byste dosáhnul na výstupu poměrně konstantní teploty v celkem širokém rozsahu kapacity.
Netuším, jak by se ty cihly (zvláště vespodu) tvářily na pravidelné tepelné cyklování, zda by nepopraskaly. Aby to nebyla ještě větší zátěž pro přírodu, tak by to chtělo životnost aspoň v řádu desítek let.
Re: Re: Mám pocit, že to jako nápad vypadá hezky, ale…
F M,2024-08-07 21:59:59
Zde to chtějí zahřívat klasicky "drátem". Alternativně přímo těmi cihlamy (část by byla vodivá: "Elektricky vodivá šamotová cihla obsahuje vodivý oxid kovu, jako je chróm, který je dopován například 2–5 % oxidu niklu nebo hořčíku." Ta životnost je ve hvězdách, zvlášť když to plánují na krátkodobé a tím časté výběry.
Uložení, vrstva izolačních cihel a ocel, nebo jenom ocel, to té ekologii také moc nepřidá
. No ale když si to nikdo nebude moci dovolit, tak se toho moc nespotřebuje (čehokoli).
Re: Mám pocit, že to jako nápad vypadá hezky, ale…
Pavel Kaňkovský,2024-08-08 12:25:35
Jestli jsem to dobře pochopil, tak počítají s tím, že budou mít dva druhy žáruvzdorných cihel: jedny s velkým tepelným odporem jako izolaci a druhé s velkou tepelnou kapacitou (a asi menším tepelným odporem) pro ukládání tepla.
Petr Nováček,2024-08-06 13:28:55
On je problém, že ještě není dostatečné množství přebytečné energie, takže se podobné řešení nevyplatí. Například solárníci (tim nemyslím tunel před 15 lety) mohou prodávat přetoky do sítě, ale pokud je cena s poplatky záporná, tak nic neposílají a elektřina se tak nevyrobí. Na druhé straně si lidé ohřívají bojlery za nízký tarif, který není vůbec závislý na aktuální produkci OZE. Takže se bojler například ohřívá v noci, kdy nesvítí a nefouká, tzn. na elektřinu z uhlí.
Možnosti uložení přebytečné energie jsou velké - například na výrobu TUV místo plynu - předehřev v kotelnách paneláků nebo ohřev TUV v teplárnách. Jednalo by se o relativně levné řešení kam uložit přebytky.
Re:
Martin Novák2,2024-08-06 19:59:11
Solárníci posílají energii do sítě i když je její cena záporná. Provozovatelé sítí mají ze zákona povinnost energii vykoupit ať je její cena jakákoliv nebo zaplatit za to že elektrárnu vypnou jako by vykupovali. jinak by nikdy cena nemohla jít do záporu. Zaplatí to odběratelé.
Pokud by si mohli vybrat nebudou méněcennou občasnou energii vůbec odebírat, proto jsou donucovací zákony a umělé zdražení levnějších stálých zdrojů.
Teplárny a kotelny jsou stavěny na ohřev v reálném čase stálými zdroji, možnosti ukládání tam prakticky nejsou. Možná vás matou velké bojlery, ale ty opravdu nejsou pro jednu domácnost.
Re: Re:
Karel Rys,2024-08-06 22:38:11
Přesnější by bylo napsat, že solárníci, kteří dodávají za spotové ceny, si to hlídají a při záporných (resp. i při nízkých) cenách elektřinu do sítě neposílají. Ti, co dodávají za fixní ceny, to samozřejmě neřeší.
Re: Re:
Petr Nováček,2024-08-07 14:45:23
Fixní ceny se týkají u nás jen FVE postavených okolo roku 2010. Samozřejmě záporné ceny dělají hlavně větrníky a soláry v Německu.
Do kotelny v paneláku není problém přidat jednu nebo dvě kubíkové akumulační nádrže jako předehřev TUV, ty lze nahřát například na 80 stupňů a za ně dát směšovací ventil, plynovým kotlem už jen teplá voda proteče aniž by se musel zapnout. Voda se v době přebytků dá ohřát a vydrží do dalšího dne. Když přebytky nebudou, tak akumulačními nádržemi jen studená voda proteče a zapne se plynový kotel. Samozřejmě to vyžaduje, aby byla levná elektřina mnoho hodin v roce, nejen o víkendu v létě jako je tomu dnes.
A na úrovni teplárny se to dá také vyřešit. Například v Mělníce bude horkovodní akumulace tepla.
V čem je háček,
Aleš Procháska,2024-08-05 22:56:52
že se už dávno nepoužívají? Technologie je to známá, viz třeba Cowperovy ohřívače u vysokých pecí, ty fungují přesně takto.
Re: V čem je háček,
Libor Zak,2024-08-06 06:26:22
Akumulačky jsme měli už před 50. lety, pak se přestaly používat.
Re: Re: V čem je háček,
Jarda Ticháček,2024-08-07 18:57:22
Akumulačky měly jeden zásadní problém. Zpravidla jely na tzv. noční proud. Takže většinou nejvíce hřály v době, kdy to bylo nejméně potřeba.
Re: V čem je háček,
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-07 00:27:38
Háček je v tom, že přímý ohřev fosilními palivy dle aktuální potřeby provozu je byl dosud levnější, než stavět úložiště tepla vyrobeného z elektřiny, kterou beztak musíte zaplatit. Fosilní paliva jsou penalizována. Bez penalizace fosilů by se to vyplatilo, kdyby velkou část roku byla elektřina za pakatel. Ale jen v určitou část dne, aby dávala smysl ta akumulace.
Při stabilním energetickém mixu, jaký mají např. ve Švédsku nebo ve Francii (jádro + voda) akumulace smysl nedává. V podstatě by to pomáhalo řešit denní výrobní křivku solárů.
Re: Re: V čem je háček,
F M,2024-08-07 14:47:10
Výzkum není tak úplně výzkum, je to prohnání simulace počítačem s podle mne nepříliš dobrými parametry (čísla z odhadů odhadů odhadů často dovycucaná z palců).
Tedy ještě jsem to nečetl celé, asi ani nebudu na tohle nemám nervy. Upozornil bych na tabulku 2, bohužel ani u toho nastavení nedojde k podstatnému snížení toho prodražení. Ten úvod je až jak z hororu.
Jádro, soláry neberou v potaz protože jsou násobně dražší, uznávají pouze větrnou energií. Podstatná, samozřejmě nepoužitá čísla: může snížit potřebnou až o "kapacitu větrných elektráren na pevnině o ~1,2 %, potřeby půdy o ~0,4 % a celkové roční náklady na energii o ~1,8 %.". Myšleno oproti jiným akumulacím, ne stávajícímu stavu. Samozřejmě jen to průmyslové teplo, ne zpětná výroba elektřiny. Což mě děsí, protože jsem trochu doufal, že ta akumulace alespoň u toho tepla trochu pomůže.
"V roce 2021 bylo pouze asi 20,6 % roční průměrné poptávky po energii v odvětvích koncové spotřeby, , zajišťováno elektřinou ( 2 ). Z vyrobené elektřiny bylo 26,0 % vyrobeno zdroji WWS (OZE geotermal...-JE)" no a jelikož do r2050 to má být 100 a 100 tak počítali rozdíl mezi strašnými a ještě horšími variantami. "Aby se zabránilo trvalému globálnímu oteplování o 1,5 °C, může být zapotřebí 80% přechod veškeré energie do roku 2030 a 100% do roku 2035–2050". Na závěr nás vystraší hausnumerem, samozřejmě spolu s dalšími pochybnými čísly započítáním do současných nákladů, aby to zdražení nevypadalo tak strašně: "Je zapotřebí ještě rychlejší přechod, aby se předešlo 7,4 milionům úmrtí způsobených znečištěním ovzduší, ke kterým každý rok dochází". Ztráty na životech zvýšením životních nákladů, hlukem, zvýšenou devastací životního prostředí se u té "moderní" ekonomiky nepočítají.
JE:Tohle sem dám celé: "Zatímco někteří navrhují využití jaderných reaktorů k výrobě elektřiny a tepla pro průmysl, nově plánované jaderné zařízení zde z několika důvodů není zahrnuto. Za prvé, nově plánované jaderné reaktory pravděpodobně nebudou konkurovat WWS, protože časová prodleva mezi plánováním a provozem nového konvenčního jaderného reaktoru je dnes 12–22 let, příliš dlouho na to, aby pomohla vyřešit problémy světového klimatu a znečištění ovzduší, vs. 5 let na nové větrné a solární farmy ( 12 , 13 ). Za druhé, vyrovnané náklady na nově plánované konvenční jaderné reaktory jsou 3–14krát vyšší než u nových větrných elektráren na pevnině ( 12 , 13 ). Jaderná energie také čelí několika dobře známým rizikům energetické bezpečnosti ( 12 ). Očekává se, že malé modulární jaderné reaktory budou čelit podobným časovým, nákladovým a bezpečnostním rizikům ( 12 , 14 ). O jaderné energii se zde dále neuvažuje"
No a samozřejmě se ty náklady i na toto úložiště do ceny té větrné energie nepočítají (nějaké uvádějí zvlášť), stejně tak distribuce (ta asi vůbec). Samozřejmě se řeší jen to teplo, přesněji krátkodobé výkyvy/výpadky větrné energie. Každý průmyslový podnik si bude muset to zálohování zajistit sám, protože to teplo narozdíl od elektřiny nejde přesunovat.
V podstatě mi to celé přijde jako směs blabolů politruků vlády jedné strany, děsí mě, že se tomu asi nevyhneme, respektive se do toho minimálně slušně zaboříme.
Tedy netvrdím, že ta akumulace je nesmysl, ta tepelná úložiště jsou zajímavá, ale nesmysl je tlačit to tak, že není jiná možnost a ještě doslova za jakoukoli cenu. Ono to teď se všemi těmi zvýhodněními pro OZE může vypadat zajímavě, ale až se ty podpory zastaví a naopak se bude muset začít platit srovnatelně (daně/poplatky za distribuci) s ostatními tak ty náklady budou strašné. Tedy obzvláště u té elektřiny.
Re: Re: Re: V čem je háček,
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-07 15:36:39
No jo, v Evropě ve jménu klimatu zastavíme chod společnosti, protože nestihneme do roku 2050 zprovoznit dost jaderných jaderných bloků, mezitím v Číně a Indii aktuálně budují nové uhelné elektrárny :-)
(V té Indii, která je teplem ohrožena více než Evropa.)
Re: V čem je háček,
Florian Stanislav,2024-08-07 19:13:14
Předehřívání vzduchu při výrobě železa oceli je založeno na tom, že se využívá prakticky odpadní teplo spalin a využití akumulovaného tepla je v bezprostřední blízkosti ( zpětný chod vzduchu asi po 15 minutách).
Takže využití akumulovaného tepla v žáruvzdorných cihlách při technologiích na 1000°C je problém
A) Vzdálenosti akumulovaného úložiště, zdroje a využití. To nebudou desítky metrů jako u výroby železa.
B) Časová kontinuita zdroje. Zdroj trvale odpadního tepla nejsou fotovolataika ani větrníky.
Vysoká pec střídá cykly asi 15 minut, to není půl dne až dny. Vyzařování tepla je úměrné čtvrté mocnině teploty ( T^4). Takže příšerné ztráty ( obrovské náklady na tepelnou izolaci) při přerušovaném využití.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
