Betonové koule na mořském dně: Staronová technologie akumulace energie

Zajímavá možnost, je zřejmé, že při ukládání energie v hloubkách s velkým tlakem lze dosáhnout násobně vyšší kapacity v kWh/m3. Ale měl bych celkem strach z životnosti. Malý prostor znamená malá turbína, takže to bude o hodně víc citlivější na nečistoty a organické zbytky, které se i v takových hloubkách vyskytují.

Už jen cena zařízení ukazuje že jsou zcela mimo! V dnešních cenách Siemens dodá turbínu za cenu až 6000 EUR/kW . Takže celková cena koulí a zařízení bude zcela někde jinde

V článku je buď řádová chyba ceny nebo je to celé úplný nesmysl: „celkové investiční náklady na jednu takovou kouli ve výši zhruba 150 eur na kilowatthodinu akumulační kapacity“

Za takového předpokladu by se 1500 x více vyplatila bateriová úložiště s nedávno vysoutěženou cenou 92€ / MWh.

Další nesmysl je věta: „Během nabíjení se pomocí přebytečné elektřiny (např. z větrných farem) čerpá voda ven ze sféry, čímž se uvnitř vytvoří podtlak.“

Ve sféře se nevytváří žádný podtlak, ale během nabíjení v ní jen může klesat tlak oproti okolnímu tlaku v té hloubce. Voda je prakticky nestlačitelná, takže žádný podtlak není ve hře. Při podtlaku by voda začala vřít.

Nabíjením tedy jako by stoupala hladina ve virtuální horní nádrži, kterou sféra představuje. Nebo se podle textu Fraunhofer popisu zřejmě čerpá do protitlaku daného ventilem ve válcové centrální jednotce. Ta centrální jednotka tedy zřejmě musí zajišťovat hospodaření se vzduchem, který doplňuje objem sféry.

Nebo v nákresu Fraunhofer chybí oddělující membrána ve sféře mezi prostorem s vodou a prostorem se vzduchem (jako je v tlakových expanzních nádobách).

Průlomový objev to tedy asi nebude.

1 MW/1 MWh v baterce vás dnes přijde na 15 mil. Kč. Tohle přijde při stejné kapacitě na 4 mil. Kč - aspoň tak jak to píšou.

92 EUR/MWh je tak leda vysoutěžená cena zaskladněné a vytlačené 1 MWh - ne, že tu akumulaci fyzicky vlastníte.

To, co vy píšete, je asi tak něco jako srovnávat nájem automobilu 600 Kč/den+9 Kč/km... s cenou celýho auta, která je 600 tisíc Kč.

Máte pravdu, nesprávně jsem porovnával investiční a provozní náklady.

Ceny vlastních článků LFP jsou už dost pod 100 USD/kWh.

Režie, tj. vše kolem (BMS, bedny, chlazení) nebudou dělat víc než 50% navíc. Takže z baterek se to dá poskládat za stejnou cenu.

S lepší účinností. A hlavně baterky můžu postavit tam, kde energii potřebuju. Kdežto na tohle potřebuju nějaké speciální umístění někde ve fjordu. A tedy k tomu i dlouhé vedení.

U baterek navíc cena půjde jen dolů, protože je to něco, kde lze dobře výrobu automatizovat a tedy zlevnit. Kdežto koule o průměru 30m se asi moc nějak automatizovaně vyrábět nebude dát.

Před léty jsem podal přihlášku vynálezu podobného systému, byla ale v určitém konfliktu s jiným patentem z minulého století, takže jsem se tím víc nezabýval. Pokud má někdo zájem, zde je popis jednoduchého, levného a ekologického řešení:

Akumulace je charakterizována uspořádáním technologických částí tak, že využívá obecně známý princip akumulace energie ve stlačeném vzduchu, odstraňuje ale některé hlavní nevýhody, které mají dosud používané systémy. Je charakterizována tím, že zásobník stlačeného vzduchu je vyroben ve formě zvonovité nádoby obrácené dnem vzhůru a je umístěn pod vodní hladinou. Tlak v akumulátoru je při nabíjení kompresorem udržován na stejné úrovni, jako je tlak vody v místě ponoření. To znamená, že tlak uvnitř a vně akumulátoru je vždy stejný, akumulátor je tedy z tohoto hlediska beztlaký. Z tohoto důvodu nemusí být zásobník stlačeného vzduchu dimenzován jako tlaková nádoba. Pro potřebný tlak musí být dimenzováno pouze spojovací potrubí mezi kompresorem (turbínou) a zásobníkem. Výhodou je, že tlak v akumulátoru je po celou dobu nabíjení i vybíjení konstantní, takže kompresor a turbína mohou být optimalizovány na nejvyšší možnou účinnost.

Pokud je akumulátor umístěn pod volnou vodní hladinou (např. moře, jezera, přehrady, vytěžené a zaplavené doly), musí být zatížen a zajištěn proti vyplavání na hladinu. To lze zajistit jednoduchou konstrukcí, zatíženou např. pískem nebo kameny.

Výhodou zařízení je, že stlačený vzduch z akumulátoru neuniká a jeho energetická kapacita zůstává během doby skladování konstantní bez ztráty.

Další výhodou je, že zařízení neprodukuje žádné nebezpečné látky, nevytváří žádné odpadní produkty a neohrožuje životní prostředí. Pro výrobu akumulátoru je zapotřebí pouze zádržná, např. betonová nebo plastová konstrukce a písek nebo kámen pro zatížení. Další výhodou jsou vzhledem k použitým materiálům nízké náklady na výrobu akumulátorů.

Při nabíjení akumulátoru vznikají ztráty ve formě tepla, proto je nutné stlačovaný vzduch chladit. Při vybíjení dochází naopak k ochlazování vzduchu, takže je nutné jej ohřívat. K tomu účelu může sloužit jednoduchý výměník tepla, v němž je vzduch chlazen nebo ohříván podle potřeby okolní vodou.

Výhodou zařízení je vysoká energetická kapacita, srovnatelná pouze s přečerpacími vodními elektrárnami. Energetická schopnost je lineárně závislá pouze na hloubce umístění akumulátoru a na jeho objemu. Např. při hloubce 500 m a objemu 30 000 m3 činí energetická kapacita přes 40 MWh. Taková hloubka a objem jsou pro beztlakovou nádobu snadno dosažitelné. Např. akumulátor o rozměrech 10 x 10 x 10 m, uložený v hloubce 600 m, má energetickou kapacitu cca 1,5 MWh. Takových unifikovaných bloků může být např. na vhodném místě mořského dna uloženo stovky i tisíce kusů.

Zařízení představuje jednoduchý a ekologický způsob ukládání energie v době jejího přebytku do energie stlačeného vzduchu s možností téměř okamžitého zpětného odběru energie při její potřebě v elektrické síti. Dále je charakterizováno vysokou dosažitelnou kapacitou akumulace energie a jejím bezztrátovým dlouhodobým uložením.

Účinnost transformace při nabíjení a vybíjení bude vyšší než 70 %.

Pokud do procesu vstupuje jakékoli stlačitelné médium (zde vzduch), má celý proces vždy nízkou účinnost. To je fyzika, to nejde obejít.

Proto ten v článku popsaný systém nevyužívá tlak vzduchu, přivedený shora, což by bylo mnohem jednodušší. Ale jen čerpá vodu dole.

Ovšem za cenu faktu, že pak ta koule musí být dimenzovaná na hydrostatický tlak v té hloubce a nemůže být beztlaká jako ve Vámi popisovaném případě.

Účinnost vzduchových systémů je skutečně velmi nízká, protože je součinem dílčích účinností při výrobě, skladování, přepravě a užití. V daném případě jde o běžnou expanzní turbínu (kompresor) s radiálním, resp. axiálním průtokem s běžně docilovanou termodynamickou účinností ηad = 0,75 – 0,85.

Mnou navrhovaný systém není uzavřená koule, ale "otevřená nádoba" dnem vzhůru, do níž se vhání stlačený vzduch (který z ní vytlačuje vodu) a při odběru tohoto vzduchu se opět plní okolní vodou. Voda se nikam nečerpá a akumulátor je skutečně "beztlaký", i když je umístěn v hydrostatickém tlaku desítek MPa. I to je fyzika.