Technologie návrhu a výroby baterií prochází v posledních letech prudkým vývojem, který táhne rostoucí objem elektronických zařízení, stejně jako jejich větší význam v energetice a na poli elektromobility. Tým vědců ze dvou britských univerzit nyní představil novou metodu založenou na strojovém učení, která dokáže posoudit stav baterie až 10x přesněji než běžně využívané metody. To by podle vědců mělo přispět ve vývoji lepších a bezpečnějších baterií.
Odhadování aktuálního stavu a zbývající životnosti lithium-iontových baterií je jednou z největších překážek, která v současné době omezuje jejich rychlejší rozšiřování, například v oblasti elektromobility. Výkonnost baterie s postupem času a rostoucím počtem nabíjecích a vybíjecích cyklů klesá. Na vině je řada chemických procesů, přičemž jednotlivě podle vědců nemají žádný zásadní vliv na životnost baterie, avšak jejich kombinace ji může výrazně ovlivnit.
Současné neinvazivní metody, které se využívají pro posouzení stavu baterie bez jejího mechanického poškození, jsou běžně založeny na měření napětí a proudu během jejího nabíjení a vybíjení. Tyto metody však nedokáží detailně posoudit důležité faktory, které vypovídají o stavu baterie. Novou cestu by však mohla nabídnout umělá inteligence, která začíná pomalu pronikat do mnoha průmyslových odvětví.
<h2>Strojové učení má nabídnout neinvazivní diagnostiku baterií</h2>
Britští vědci z univerzit v Cambridgi a Newcastlu tak <a href="https://www.cam.ac.uk/research/news/ai-techniques-used-to-improve-battery-health-and-safety" target="_blank" rel="noopener">navrhli novou neinvazivní metodu monitorování stavu baterií založenou na technologii strojového učení</a>, která spočívá ve vysílání elektrických signálů do baterie a analýze její odezvy.
<blockquote>„Bezpečnost a spolehlivost jsou nejdůležitějšími kritérii v době, kdy vyvíjíme baterie, které dokáží uskladnit mnoho energie v malém prostoru. Věřím, že vylepšení softwaru pro sledování nabíjení a vybíjení a využitím softwaru pro řízení nabíjecích procesů založeného na datech, můžeme dosáhnout značného vylepšení výkonnosti baterií,“ říká jeden z vedoucích projektu, Alpha Lee z Cavendishovy laboratoře při Cambridgeské univerzitě.</blockquote>
K analýze velkého objemu získaných dat vědci využili techniku strojové učení, formy umělé inteligence. Pro vytrénování svého modelu vědci provedli více než 20 tisíc experimentálních měření, čímž získali údajně vůbec největší podobnou datovou sadu. Takto velký počet měření je nezbytný pro to, aby model dokázal odlišit důležité signály od bezvýznamného šumu.
Podle vědců by jejich model rovněž mohl poskytnout cenné informace o mechanismu stárnutí baterií. Model může identifikovat elektrické signály, které jsou nejsilněji korelovány se stárnutím, což by vědcům ve výsledku mohlo pomoci navrhnout specifické experimenty pro další zkoumání proč a jak baterie degradují.
<blockquote>„Strojové učení doplňuje a vylepšuje fyzikální porozumění. Interpretovatelné signály identifikované naším modelem jsou výchozím bodem pro budoucí teoretické a experimentální studie,“ říká vedoucí studie Yunwei Zhang z Cavendishovy laboratoře.</blockquote>
Vědci nyní využívají svou platformu pro porozumění degradace různých typů baterií a zároveň vyvíjí protokoly pro optimalizaci nabíjení baterií za pomoci strojového učení, které by měly umožnit rychlé dobíjení při minimalizaci degradace baterie.

Akumulace energie

Britští vědci využívají umělou inteligenci k návrhu lepších a bezpečnějších baterií

Lithium-iontové baterie jsou dnes součástí každodenního života, přičemž stále širší uplatnění nachází v posledních letech i v energetice či na poli elektromobility. Jedním z jejich hlavních nedostatků je nicméně omezená životnost způsobená jejich postupnou degradací. Mezinárodní tým vědců nyní zkombinoval dvě metody výpočetní tomografie, které <a href="https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=20928;sprache=en;seitenid=1" target="_blank" rel="noopener">umožnily virtuálně „rozvinout“ elektrody a zkoumat tak jejich stárnutí za provozu</a>.
Lithium-iontové baterie jsou v dnešní době zdrojem energie pro řadu běžných spotřebičů od mobilních telefonů po notebook, stejně tak se vyskytují v elektromobilech či v bateriových úložištích. Jejich relativně kompaktních rozměrů při zachování dostatečné plochy elektrod pro dosažení vysoké kapacity a rychlého dobíjení je často dosahováno navinutím tenké sendvičové vrstvy elektrod a elektrolytu do válce.
V této podobě je nicméně baterie takřka nemožné zkoumat běžnými metodami za jejich provozu. Mezinárodní tým vědců z Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) a University College London však nyní představil nový postup, který kombinuje dvě metody výpočetní tomografie, což umožnilo zkoumat tyto baterie přímo při nabíjení a vybíjení.
Za pomoci rentgenové tomografie byli vědci schopni analyzovat mikrostrukturu elektrod a zároveň detekovat deformace, které se v elektrodách objevují v průběhu nabíjecího cyklu.
<blockquote>„Neutronová tomografie nám na druhou stranu umožnila přímo pozorovat migraci lithiových iontů a zároveň určit, jak se v průběhu času mění distribuce elektrolytu v bateriovém článku,“ říká Ingo Manke, expert na tomografii u HZB.</blockquote>
Klíčovou roli sehrála i nová matematická metoda vyvinutá v berlínském Zuse-Institut, která vědcům následně umožnila baterie virtuálně rozvinout. Pouze po matematické analýze byli vědci schopni dospět ke konkrétním závěrům o procesech probíhajících v jednotlivých částech bateriového článku.
<blockquote>
„Tento algoritmus byl původně vyvinut pro virtuální rozvinutí papyrusových svitků. Může být ale rovněž použit, abychom zjistili, co se přesně děje v hustě navinutých bateriích,“ uvedl Manke.
</blockquote>
<h2 style="font-weight: 400;">Nové poznatky mají pomoci k vylepšení baterií</h2>
Nová metoda umožnila vědcům prozkoumat charakteristické problémy vinutých baterií. Například vnitřní části spirály dle vědců vykazovaly zcela odlišnou elektrochemickou aktivitu než vnější části. Podobně se odlišovalo chování vrchní a spodní části baterie.
Data z neutronové tomografie rovněž ukázala oblasti s nedostatkem elektrolytu, což výrazně omezuje  funkčnost baterií. Dále vědci pozorovali, že lithium do anody a z ní neproniká rovnoměrně.
<blockquote>„Proces, který jsme vyvinuli, nám poskytuje unikátní nástroj pro nahlédnutí do vnitřku baterie během jejího provozu a analýzu kde a proč dochází ke ztrátě výkonnosti. To nám umožní vyvinout konkrétní strategie pro zlepšení návrhu vinutých baterií,“ dodává Manke.</blockquote>

Vědci zkoumají stárnutí baterií pomocí výpočetní tomografie, své poznatky chtějí využít k jejich vylepšení

Přestože se technologie akumulace elektrické energie, v posledních letech s lithium-iontovými bateriemi v čele, neustále vyvíjí, dlouhá doba dobíjení baterií je stále jednou z překážek pro jejich širší uplatnění v automobilovém průmyslu. Vědci z americké národní laboratoře nyní představili nový mechanismus, který by měl zkrátit dobu nabíjení Li-ion baterií na polovinu, aniž by došlo k jejich urychlené degradaci.
Dlouhá doba dobíjení baterií je jedním z hlavních neduhů vozidel s elektrickým pohonem. Vědci z Národní laboratoře Argonne, spadající pod americké ministerstvo energetiky, <a href="https://www.anl.gov/article/shedding-new-light-on-the-charging-of-lithiumion-batteries" target="_blank" rel="noopener">nyní představili nový mechanismus</a> pro urychlení nabíjení lithium-iontových baterií.
K výraznému zkrácení doby dobíjení, a to až na méně než polovinu, stačilo podle vědců jediné – vystavit katodu paprsku koncentrovaného světla (například bílého světla z xenonové lampy). Pokud by se technologii podařilo dostat na trh, mohla by podle vědců znamenat převrat na poli elektromobility.
<blockquote>„Předpokládali jsme, že během nabíjení bude bílé světlo interagovat příznivě s typickým materiálem katody, což se ukázalo jako pravdivé při našich testech článků,“ uvedl Christopher Johnson, spoluautor výzkumu.</blockquote>
Klíčovým prvkem výzkumu byla interakce mezi světlem a materiálem katody, která byla vyrobena z chemické sloučeniny LiMn2O4. Při osvětlení katody během dobíjení mangan absorbuje fotony z dopadajícího světla, čímž mění svou formu z trivalentní na tetravalentní. V důsledku se lithiové ionty z katody uvolňují výrazně rychleji než bez této excitace
<blockquote>„Naše testy článků prokázaly, že se zapnutým světlem došlo ke zkrácení doby nabíjení na polovinu. Chtěli jsme výrazně zkrátit tuto nabíjecí reakci bez poškození elektrod vlivem zvýšeného toku elektrického proudu,“ dovává Johnson.</blockquote>
Úvodní fotografie: Vizualizace fotoexcitace pro rychlé dobíjení lithium-iontových baterii. Zdroj: Argonne National Laboratory

Američtí vědci našli nový způsob, jak zkrátit dobu nabíjení Li-ion baterií na polovinu

Kombinace klesajících nákladů a diverzifikace obchodních modelů zajistí podle zahraničního serveru Platts desetinásobný nárůst investic do bateriových úložišť v USA z 300 mil. USD v roce 2019 na 3 mld. USD v roce 2023. Platts však upozorňuje na nová technologická a politická rizika, která by mohla očekávaný rozmach této technologie přibrzdit.
<a href="https://blogs.platts.com/2019/07/30/us-battery-installs-to-accelerate-strongly-beyond-2020-but-new-risks-emerge/?fbclid=IwAR0HfgcQlM4g4q3sT1-VfMcHgdGs-5GB8wFWZJD5ywYzlKlF5gQCwhTUwWI" target="_blank" rel="noopener">Platts očekává</a>, že do roku 2023 bude ve Spojených státech připojeno k síti téměř 10 GW výkonu ve velkých bateriových systémech.
Politická podpora bude i nadále podle Platts představovat klíčový prvek v předpokládaném několikagigawattovém růstu instalovaného výkonu bateriových úložišť v USA.
<blockquote>„V roce 2018 se New Jersey, Massachusetts a New York připojily ke Kalifornii a Oregonu a přijaly cíle v oblasti akumulace energie. New Jersey a New York mají nyní dva nejvíce ambiciózní cíle: 2 GW do roku 2030 a 3 GW do roku 2030,“ uvedl Platts.</blockquote>
Rozmach v oblasti nasazování velkých bateriových úložišť je nicméně očekáván i ve státech, kde nebyly přijaty žádné oficiální cíle. Podle Platts přesáhl v květnu letošního roku celkový instalovaný výkon projektů bateriových úložišť v žádostech o připojení k elektrizační soustavě hodnotu 40 GW. To je meziroční navýšení o téměř 200 %. Platts však připomíná, že osud mnoha z těchto projektů je nejistý.
<h2>Pokles ceny lithium-ion baterií a diverzifikace obchodních modelů</h2>
Platts ve své analýze upozorňuje, že obchodní modely využití bateriových úložišť v USA se začínají rozšiřovat.
<blockquote>„První instalace většinou poskytovaly primární regulaci frekvence, například na trzích PJM a CAISO situovaných na východním, respektive západním pobřeží. Nové instalace ovšem mají delší dobu akumulace. Budou tedy spoléhat na více druhů příjmu a ne na jednu službu…Poskytování špičkového výkonu a přesun výroby fotovoltaických elektráren budou pravděpodobně dva hlavní obchodní modely, a to zejména na jihozápadě a jihovýchodě země,“ dodává Platts.</blockquote>
Platts připomíná, že lithium-ion baterie zcela zastínily ostatní technologie a že lze očekávat udržení vedoucí pozici v krátkodobém až střednědobém horizontu.
<blockquote>„Ceny v posledních letech prudce poklesly s nárůstem výrobních kapacit poháněným očekávaným rychlým rozvojem elektromobility,“ uvádí Platts.</blockquote>
Analytici Platts nicméně upozorňují na objevující se rizika, která by mohla předpokládaný rozvoj bateriových úložišť v USA přibrzdit. Mezi tato rizika patří vývoj cen vzácných kovů, požární ochrana a potenciální zavedení dovozních cel na baterie dovážené z Číny.
<blockquote>„Obavy z bezpečnosti se zvýšily po požáru na zařízení APS v dubnu a 23 nedávných požárech bateriových úložišť v Jižní Koreji, která v roce 2018 zažila exponenciální růst bateriových úložišť,“ dodává Platts.</blockquote>

USA na pokraji bateriového boomu: Žádosti o připojení přesáhly 40 GW

<a href="https://www.energy-storage.news/news/navigant-risk-of-slower-than-expected-price-declines-for-lithium-batteries?fbclid=IwAR3stDXQ3vFHUwDKkv_wVHaWS9qgT2iDVqktVJd-mqGiIUAKma5owIB2-5I">Podle analýzy od společnosti Navigant Research</a> by cena za kWh lithium iontových baterií mohla být 76 dolarů (zhruba 1 700 korun) v roce 2030. Cena v roce 2019 se pohybuje okolo 139 dolarů (zhruba 3 130 korun) za kWh.
<blockquote>„V roce 2019 se ceny snižovaly mnohem pomalejším tempem, než bylo očekáváno po roce 2018,“ uvedl Alex Eller, vedoucí výzkumný analytik.
„Celkově jsou naše dlouhodobé předpovědi pro snižování cen li-ion baterií více konzervativní než předpovědi ostatních společností. My ale věříme, že stále existuje riziko pomalejšího snižování cen, než bylo očekáváno kvůli nedostatku hotových baterií na finálních trzích nebo nedostatku klíčových materiálů.“</blockquote>
V březnu roku 2019 uvedla společnost BloombergNEF analýzu, ve které byla předpovídaná cena v roce 2030 za kWh li-ion baterie 62 dolarů (zhruba 1400 korun). Pokud instalované množství baterií bude větší, než je očekáváno, způsobí to další tlak na snižování cen.
<h3>Integrace obnovitelných zdrojů bude vyžadovat obrovské množství úložišť energie</h3>
Společnost Navigant modelovala ceny pro bateriová úložiště energie pro přenosovou soustavu od výkonu 10 MW s kapacitou 5 MWh až po úložiště s výkonem 10 MW a kapacitou 40 MWh.
<blockquote>„Pro úložiště 10MW/40MWh se průměrná cena v roce 2019 pohybuje okolo 15,8 milionů dolarů. Předpoklad je, že cena v roce 2028 bude za stejné úložiště 9,8 milionů dolarů,“ uvedla společnost Navigant.</blockquote>
Společnost IDTechX vydala studii „Baterie pro stacionární úložiště energie 2019-2029“, která se zaměřuje na země vedoucí v současné době trh s bateriovými úložišti a predikuje trhy, které budou lídry v horizontu 10 let.
Podle IDTechX byla v roce 2018 vystavěna bateriová úložiště s kapacitou 6,2 GWh. Rok 2018 byl tak nazván „pozoruhodným rokem“ pro tuto technologii. Lídrem ve výstavbě stacionárních bateriových úložišť je již po několik let USA, a to zejména díky politickým nástrojům.
Čína i Jižní Korea vystavěly v roce 2018 úložiště s kapacitou převyšující 1 GWh. S takovýmto velkým rozvojem byly samozřejmě spojené i problémy. Kvůli vysoké poptávce v Jižní Koreji výrobci zanedbali kvalitu a několik desítek veřejných bateriových systémů vzplanulo.
Zdroj úvodního obrázku: insideclimatenews.com

Navigant Research: Cena li-ion baterií bude nadále klesat pomalejším tempem

Finská energetická <a href="https://www.electrive.com/2019/03/25/fortum-capable-of-80-recycling-on-industrial-scale/?fbclid=IwAR241ISW0gMMtUpRsMR6to2VfUbtSko2028mgwFfHcEdlX2oiVjnwlo5NzE">společnost Fortum</a><a href="https://www.electrive.com/2019/03/25/fortum-capable-of-80-recycling-on-industrial-scale/?fbclid=IwAR241ISW0gMMtUpRsMR6to2VfUbtSko2028mgwFfHcEdlX2oiVjnwlo5NzE"> </a><a href="https://www.electrive.com/2019/03/25/fortum-capable-of-80-recycling-on-industrial-scale/?fbclid=IwAR241ISW0gMMtUpRsMR6to2VfUbtSko2028mgwFfHcEdlX2oiVjnwlo5NzE">zahajuje svoji činnost v oblasti recyklace lithium-iontových baterií</a>. Proces recyklace, který byl vyvinut společností CRSOLTEQ, by měl pro opětovné využití získat zpět přes 80 % materiálu obsaženého v bateriích.
Recyklace využívaná Fortumem je založena na hydrometalurgických procesech. Nejprve dochází k separaci plastů, mědi a hliníku a následné recyklaci samostatnými procesy. Chemické a minerální komponenty baterie vytvoří hmotu, která se většinou skládá z kobaltu, manganu, lithia a niklu. <a href="https://cs.wikipedia.org/wiki/Srážení_(chemie)">Chemickou precipitací</a> je možno tyto materiály recyklovat a opět dodat výrobcům baterií k jejich dalšímu využití. V současné době dosahují recyklační metody účinnosti okolo 50 %.
<blockquote>„V současnosti je velmi málo fungujících, ekonomicky životaschopných technologií pro recyklaci materiálů z lithium-iontových baterií. V tomto jsme viděli výzvu, která ještě nebyla vyřešena a vyvinuli jsme škálovatelné řešení pro recyklaci baterií ze všech odvětví, která je používají,“ uvedl viceprezident Fortum Recycling and Waste Kalle Saarimaa.</blockquote>
<h2>Recyklací se zabývají rovněž Volskwagen nebo Umicore</h2>
V únoru tohoto roku oznámil Volkswagen pilotní zařízení na recyklaci baterií v Salzgiterru, které bude schopné zpracovávat 1 200 tun ročně. Toto množství by odpovídalo zhruba 3000 baterií, přičemž v budoucnu je plánován nárůst kapacity tohoto recyklačního zařízení. Volkswagen uvádí, že jeho dlouhodobým cílem je využít recyklací až 97 % všech materiálů využitých v bateriích.
Belgická společnost Umicore má v současné době kapacitu na recyklaci baterií zhruba ze 150-200 tisíc elektromobilů ročně.
Problematickými jsou zejména náklady na recyklaci, v současné době vychází produkce lithia a kobaltu stále levněji než jejich zpětné získávání recyklací. Fortum odhaduje, že celosvětový trh s recyklací baterií by mohl okolo roku 2025 dosahovat hodnoty zhruba 20 miliard euro ročně.
Zdroj úvodního obrázku: <a href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Nissan_Leaf_012.JPG">Tennen-Gas</a>, <a href="https://creativecommons.org/licenses/by/3.0">CC BY 3.0</a>, Wikimedia Commons

Rychlé zprávy

Finský Fortum začne s velkoobjemovou recyklací baterií, zpět má získávat až 80 % materiálu

<a href="https://www.energy-storage.news/news/24m-claims-energy-density-breakthrough-with-semi-solid-lithium-batteries">Startup 24M přichází na trh s polotuhým lithium-iontovým akumulátorovým článkem</a>, jehož energetická hustota přesahuje 350 Wh/kg. To je o 40 % více, než nabízí  například články společnosti Tesla využívané v Modelu 3.  Dle společnosti článek navíc disponuje zvýšenou životností, bezpečností a nižšími náklady na výrobu ve srovnání s klasickými lithium-iontovými články. 
Nápad vznikl myšlenkou profesora Minga Chianga smíchat aktivní materiály do elektrolytu před vytvořením článku. Dojde tedy k tvorbě „katolytu“ a „anolytu“, které jsou odděleny separátorem propouštějicím pouze ionty. Revoluční struktura článku umožňuje uspořit až 80 % přebytečného materiálu oproti standardním li-ion článkům a snížit náklady na výrobu o 40 %.
„Samozřejmě smícháváme anodu a katodu odděleně, takže můžeme využít jiný elektrolyt v anodě, nazývaný anolyt, a katodě, nazývaný katolyt. Typický separátor propouští jak ionty, tak elektrolyt. Pokud bychom tedy v tomto případě použily klasický separátor, došlo by ke smísení materiálů a k vytvoření homogenní směsi, což by bylo v tomto případě nežádoucí,“ uvedl ředitel produktu Joe Adiletta.
Zajištění oddělení anolytu a katolytu otevře velké možnosti k výběru elektrolytů. To by znamenalo, že každá baterie by mohla být konstruována na míru podle koncových potřeb. Technologie „duálního elektrolytu“ může být aplikována jak v LFP (lithium-železo-fosfátovém) článku, který je využíván zejména ve stacionárních aplikacích, tak i v NMC (nikl-mangan-kobaltovém) článku, který je využíván například v elektromobilech.
Společnost 24M plánuje začít s produkcí ke konci roku 2019. Vyrobeno již však několik článků, které byly testovány po tisíce cyklů. Technologie duálního elektrolytu může dle 24M zvýšit životnost baterie, bezpečnost a náklady.
Ačkoliv je komercializace této technologie vzdálena minimálně několik let, společnost neskrývá nadšení z možnosti využití polotuhé baterie k aplikacím stacionárních li-ion bateriových úložišť, které budou bez problému schopné dodávat plný výkon po dobu delší než v současnosti standardní 1-4 hodiny.
K odhalení baterie dojde <a href="http://24-m.com/pressrelease/">ve čtvrtek 28. března 2019</a> na Mezinárodním Bateriovém semináři &amp; Exhibici ve Fort Lauderdale.
Srovnání polotuhého článku se standardním li-ion článkem představuje následující video.
<iframe src="https://www.youtube.com/embed/nQi9eWUjV6c" width="560" height="315" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"></iframe>

Revoluce lithium iontových baterií? 24M přichází s polotuhým článkem s o 40 % nižšími náklady na výrobu

<a href="https://www.energy-storage.news/news/indias-first-grid-scale-storage-project-10mw-li-ion-system-will-pave-way-fo">Indie zprovoznila první li-ion bateriové úložiště</a> pro podporu elektrizační sítě, které je označováno jako projekt „strategického významu“ pro celý indický energetický sektor.
Úložiště o výkonu 10 MW a s kapacitou 10 MWh je technologie od společnosti Fluence, ve které mají stejný podíl společnosti AES a Siemens. Úložiště je umístěno v Dillí u rozvodné stanice, jejímž vlastníkem je Tata Power Distribution. Úložiště je provozováno a vlastněno společnostmi AES a Mitsubishi.
<blockquote>
„Toto první úložiště pomůže řešit naše hlavní výzvy v oblasti změn zatížení, flexibility, regulace frekvence a spolehlivosti sítě,“ uvedl Sanjay Banga z Tata Power Distribution.
</blockquote>
Bateriový projekt je prvním krokem k rozvoji úložišť energie v zemi, která míří na instalovaný výkon obnovitelných zdrojů energie (OZE) na úrovni 225 GW v roce 2022. V červnu 2018 byl v Indii instalovaný výkon <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy_in_India">OZE 71 GW</a>. První úložiště má tedy za cíl demonstrovat, jak mohou úložiště pomoci s integrací OZE, poskytnout potřebnou flexibilitu v síti a snížit potřebu instalovaného výkonu špičkových zdrojů.
V roce 2027 bude Indie pravděpodobně potřebovat až 46 GW špičkového výkonu v rychle startujících zdrojích. Využití bateriových úložišť by tedy mohla být cesta, jak značně snížit tuto potřebu instalovaného výkonu na pokrytí špiček v síti a nahradit ho úložišti energie.
<blockquote>
„Spolupráce Tata Power spolu s AES a Mitsubishi je jedním z největších milníků v indickém energetickém sektoru. Úložiště pro elektrizační síť připraví cestu pro podpůrné služby, udržování kvality elektřiny a efektivní integraci obnovitelných zdrojů do indické sítě,“ uvedl CEO Tata Power Praveer Sinha.
</blockquote>
Zdroj úvodního obrázku: <a href="https://oilprice.com/Latest-Energy-News/World-News/India-Gets-First-Grid-Scale-Battery-Storage-From-AES.html">oilprice.com</a>

Indie zprovoznila první bateriové úložiště energie pro podporu elektrizační sítě

Se současnou přeměnou energetických sektorů na celém světě v podobě budování solárních a větrných elektráren se stále více pozornosti upírá na technologie akumulace energie. Podle nového modelu vědců z britské Královské univerzity v Londýně <a href="https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109114824.htm?fbclid=IwAR0_goS6gEowOsIHm3G4z-wqb1F7a1L8LvFzUgGoSTut5u3UgSaOgBVF__A" target="_blank" rel="noopener">budou již v roce 2030 lithium-iontové baterie nejlevnější možností akumulace elektrické energie pro většinu aplikací</a>.
S rostoucím podílem intermitentních obnovitelných zdrojů, tedy zejména solárních a větrných elektráren, jejichž výroba závisí na aktuálním počasí, na výrobě elektrické energie se akumulace energie stává stále významnější. Již desítky let jsou nejlevnější technologií akumulace elektrické energie pro intervaly v řádu jednotek až desítek hodin přečerpávací vodní elektrárny. To by se však mělo v blízké budoucnosti změnit.
Vědci z Královské univerzity v Londýně <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S254243511830583X?via%3Dihub" target="_blank" rel="noopener">sestavili nový model pro devět různých technologií a více než desítku možností jejich nasazení</a>. Model, pro který vědci využili data z více 30 různých studií, popisuje, jak by se měly vyvíjet sdružené náklady (LCOS &#8211; levelized cost of storage) jednotlivých technologií do roku 2050. Již v roce 2030 by dle závěrů vědců měly být nejlevnější technologií pro většinu aplikací lithium-iontové baterie.
<blockquote>
&#8222;Zjistili jsme, že lithium-iontové baterie kráčí ve stopách solárních panelů z krystalického křemíku. Lithium-iontové baterie byly dříve drahé a vhodné pouze pro okrajové aplikace, ale nyní jsou vyráběny v tak velkých objemech, že jejich cena klesá výrazně rychleji než u konkurenčních technologií akumulace,&#8220; říká Iain Staffell, spoluautor modelu z Královské univerzity v Londýně.
</blockquote>
Jednotlivé technologie akumulace jsou vhodné pro různé aplikace, a to zejména v závislosti na době, po kterou jsou schopny dodávat výkon, počtu nabíjecích a vybíjecích cyklů za rok nebo rychlosti, se kterou jsou schopny reagovat.
Jak by se měly vyvíjet nejvhodnější technologie v závislosti na požadované délce vybíjení a počtu cyklů za rok, zobrazuje následující obrázek.
<figure id="attachment_59100" style="width: 759px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-59100" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/predpokladany-vyvoj-technologii-akumulace-energie-mezi-lety-2015-a-2040.jpg" alt="Zatímco v současné době jsou nejvhodnější technologií pro většinu aplikací přečerpávací vodní elektrárny, do 20 let by je na tomto postu měly vystřídat lithium-iontové baterie. PHES - přečerpávací vodní elektrárny, CAES - akumulace do stlačeného vzduchu, Li-ion - lithium-iontové akumulátory, VRFB - vanadové redoxní průtočné baterie, Flywheel - setrvačníky, Hydrogen - vodík. Zdroj: sciencedirect.com" width="759" height="955" /><figcaption class="wp-caption-text">Zatímco v současné době jsou nejvhodnější technologií pro většinu aplikací přečerpávací vodní elektrárny, do 20 let by je na tomto postu měly vystřídat lithium-iontové baterie. PHES &#8211; přečerpávací vodní elektrárny, CAES &#8211; akumulace do stlačeného vzduchu, Li-ion &#8211; lithium-iontové akumulátory, VRFB &#8211; vanadové redoxní průtočné baterie, Flywheel &#8211; setrvačníky, Hydrogen &#8211; vodík. Zdroj: sciencedirect.com</figcaption></figure>
<blockquote>
&#8222;Osobně jsem byl vždy celkem skeptický vůči využití lithium-iontových baterií pro stacionární úložiště, ale když přijde na sdružené náklady akumulace &#8211; investice, náklady na provoz a nabíjení, dobu životnosti technologie, účinnost a pokles výkonnosti &#8211; lithium-iontové baterie kombinují klesající náklady s dostatečnou výkonností, aby dominovaly většině aplikací v energetice,&#8220; říká k závěrům studie její hlavní autor a výzkumný pracovník univerzity Oliver Schmidt.
</blockquote>

Li-ion baterie se dle vědců stanou do 10 let nejlevnější možností akumulace elektřiny

<a href="https://www.renewableenergyworld.com/articles/2019/01/china-approves-720mwh-battery-storage-pilot-in-renewable-push.html">Čína schválila svůj první pilotní projekt na velkokapacitní bateriové úložiště</a> za účelem maximalizace využití elektrické energie z obnovitelných zdrojů (OZE) a zvýšení stability přenosové soustavy. Dalším nástrojem Číny v oblasti akumulace energie jsou přečerpávací vodní elektrárny, které se rovněž budou nadále rozvíjet.
Počáteční fáze projektu, který je lokalizován v severozápadní provincii Gansu, vyžaduje investici o hodnotě 174 milionů dolarů (zhruba 3,9 miliard korun). Kapacita bateriového úložiště bude 720 MWh a úložiště bude schopné dodávat špičkový výkon 180 MW po 4 hodiny. Očekávaný termín dokončení je již tento rok.
Projekt symbolizuje úsilí Číny umožnit vyšší využití OZE pomocí akumulačních zařízení. V září 2018 dosahoval v Číně podle Bloomberg instalovaný výkon OZE 706 GW. <a href="http://en.cnesa.org/featured-stories/2018/11/19/cnesa-global-energy-storage-market-analysis-2018-q3-summary">Výkon elektrochemických úložišť energie v Číně</a> ve třetím čtvrtletí 2018 dosahoval 649,7 MW. V tomto období byla vystavěna úložiště o výkonu 159,5 MW a 70 %, tedy 111,5 MW, přibylo v provincii Jiangsu. Nová úložiště zastávala z 86 % (137,5 MW) li-ion baterie.
Následný rozvoj projektu v Gansu bude závislý na potřebách přenosové soustavy a podmínkách trhu, uvedly úřady provincie. Po dokončení projektu se bude jednat o úložiště s největší kapacitou v Číně.
<h2>Přečerpávací vodní elektrárny</h2>
<a href="https://www.pv-tech.org/news/china-to-build-6gw-of-pumped-hydro-storage-in-bid-to-slash-solar-and-wind-p">Čínská státní společnost State Grid Corporation of China má v plánu vybudovat přečerpávací vodní elektrárny (PVE) o výkonu 6 GW.</a> Pět projektů, které State Grid oznámila, by mělo být v provozu v roce 2026 a vyžadovaná investice bude 5,67 miliard dolarů (zhruba 125,7 miliard korun). PVE se budou nacházet v provinciích Jilin, Hebei, Shandong, Zhejiang a Xinjiang. State grid provozuje v současné době PVE o výkonu 19,23 GW a dalších 30,15 GW je ve výstavbě.
Rozšíření akumulační kapacity by zajistilo využití elektrické energie z obnovitelných zdrojů, která v případech jejich vysokého dodávaného výkonu nemůže být kvůli nedostatečné přenosové  kapacitě vyrobena. Tato nevyrobená elektrická energie z větrných elektráren v první polovině roku 2018, podle dat Národní Energetické Administrace, představovala 8,7 % z celkové výroby těchto zdrojů a v případě fotovoltaických elektráren dosáhla hodnoty 3,6 %. Výše zmíněné provincie Jilin a Xinjiang jsou spojovány s nejvyšším objemem nevyrobené elektřiny z obnovitelných zdrojů.