Dá sa žiť na 100 % z OZE? – trošku podkladov do diskusie (časť 2 – batérie a čísla)

Vo včerajšom úvode som popísal základné vstupy do úvahy o možnosti žiť na 100 % z OZE na úrovni jedného štátu – Slovenska. Ako OZE sú do úvahy zahrnuté vietor, Slnko, bioplyn a voda. Zo samotnej podstaty OZE, ale aj elektriny ako takej – vyrovnávanie okamžitej výroby a spotreby – sa musí súčasťou riešenia stať aj zariadenie na ukladanie energie – batérie. V tejto časti sa dostaneme aj k číslám a ich prvotnému rozboru. Celkové závery budú rozpísané v poslednej časti.

Všetky spomínané OZE sú závislé na počasí: Slnko, vietor a voda aj na okamžitom stavu počasia, bioplyn skôr sezónne. Ten jediný aj vie zabezpečiť pomerne dlhú a stabilnú prevádzku. Tieto vplyvy jasne ukazujú, že aj súčasťou energetiky založenej na OZE musia byť akumulátory. A to akumulátory s obrovskými kapacitami.

Akú akumuláciu elektrickej energie použiť?

Techniky akumulácie sa za posledné desaťročia značne vyvinuli a poskytujú dnes značné možnosti. V reálnom nasadení sú rôzne zotrvačníkové riešenia, kompresia vzduchu a podobne. O niektorých novinkách sme tu už aj písali. I napriek tomu, že týmto riešeniam fandím, tak sa zatiaľ sústredím iba na dve riešenia – (prečerpávacie) vodné elektrárne a akumulátory.

Zdroj: https://www.seas.sk/pve-cierny-vah
Zdroj: www.SEas.sk/pve-cierny-vah

Prečerpávacie vodné elektrárne

Na Slovensku máme štyri takéto obrovské prečerpávacie vodné elektrárne (PVE): Čierny Váh 734,4 MW, Liptovská Mara 98 MW, Dobšiná 24 MW a Ružín 60 MW (zdroj: Slovenské elektrárne a.s. ďalej SEas). Ako sa píše na stránke SEas: “Vodné elektrárne – svojou  prevádzkovou pružnosťou s možnosťou rýchlych zmien výkonov – sú schopné pokrývať prudko sa meniace požiadavky na výkon v špičkovej časti denného diagramu zaťaženia a tým sú vhodné aj na pokrývanie havarijných stavov v elektrizačnej sústave.

Vodné elektrárne pri veľkých akumulačných nádržiach (napr. Orava, Liptovská Mara, Nosice, Kráľová) a prečerpávacie vodné elektrárne (napr. Čierny Váh, Liptovská Mara, Ružín, Dobšiná) vytvárajú zásobu vody na riešenie nerovnomernosti spotreby elektrickej energie v rámci dňa a tým pomáhajú presne dodržať obchodný plán dodávky elektrickej energie.”.

Všetky tieto vodné plochy sú už ale zrealizované, a dosť ovplyvnili krajinu v ich okolí. Nebudem sa púšťať do polemiky o pozitívách a negatívách. Pre účel tohto článku je podstatné, že takéto riešenie pre zvyšovanie akumulačnej schopnosti Slovenska je v súčasnej dobe nerealizovateľné a svojim spôsobom aj zbytočné. Ďalšiu akumuláciu vieme riešiť viac distribuovane – rozloženú po celom Slovensku s “malými” kapacitami – batériami.

Akumulácia pomocou batérií

battery1a
Model batérie bagdadského typu

Najstaršia a súčasne najrozvinutejšia technológia sú olovené batérie. Na druhej strane spektra sú prietokové batérie. K ďalším typom sa dostanete cez tento “rozcestník“. Pre udržanie rozsahu tejto “krátkej” analýzy však na výpočty použijem len technológiu založenú na Li-ion chémii.

Pri výpočtoch používam hustotu uskladnenej elektriny na skôr pesimistickej úrovni – iba 300 Wh na jeden liter objemu. To dáva 0,3 MWh v jednom kubickom metri Li-ion batérií. Ak by sa postavila jedna jediná hala z takýchto batérií, museli by sme k zabranému priestoru prirátať aj obslužné uličky, kabeláž, vetranie a množstvo ďalších iných vplyvov. Ale pri tejto jednoduchej analýze vystačíme iba s objemom batérií.

V tabuľke výsledkov použijem tri kapacity batérií:

  1. uskladniť celoročnú elektrickú spotrebu – 29 000 000 MWh,
  2. uskladniť elektrinu pre priemerných 14 dní spotreby – 1 112 330 MWh,
  3. uskladniť iba jeden deň priemernej  slovenskej spotreby elektriny – 79 450 MWh.

Pre zasadenie do číselného rámca – priemerná ročná produkcia nášho najväčšieho akumulátora PVE Čierny Váh je 370,8 GWh (370 800 MWh).

Vyššie spomínané množstvo elektriny potom podelím hustotou elektriny v Li-ion batériách (0,3 MWh/m3). Tento objem umiestnim do hypotetickej haly vysokej 3 m a môžem teda prejsť k ploche batérií potrebnej na uskladnenie tejto energie.

Koľko zdrojov, plochy a financií je potreba na 100 % OZE

Konečne sa dostávam k tabuľke výsledkov z tejto analýzy:

Plochy zdrojov

Celkovú tabuľku si môžte pozrieť aj tu: docs.google.com/ … /plochy a financie. Dokument je v režime komentovania, tak ak sa vám v jeho obsahu niečo nepozdáva, nechajte mi tam komentár.

Prvé rýchle dôsledky z analýzy

  1. Technicky niektoré OZE vedia vyrobiť 100 % slovenskej spotreby elektriny.
  2. Plochy pre väčšinu OZE sú k dispozícii.
  3. Reálne nie je možné jedným určitým OZE vyrobiť všetku potrebnú elektrinu – je potreba spolupráca viacerých typov.
  4. Do prechodu na 100 % OZE treba zapojiť akumuláciu – opäť viacerých typov.
  5. I napriek tomu, že sa to technicky dá – nebude to lacné.
  6. Záver mimo túto tabuľku: súčasná spotreba je z viac ako 50 % krytá z jadrových elektrárni. Tie sú nízkouhlíkové a vo veľmi dobrom stave. Tak je pre ďalšie úvahy musíme brať do úvahy a výpočtov.

K širším analýzam a odporúčaniam sa dostaneme až v ďalšom pokračovaní.

Upozornenie

Cieľom tejto série článkov nie je poskytnúť komplexnú analýzu a jasný návod na riešenie energetiky. To sa ani na takejto ploche nedá. Na to treba viac odborníkov, presahy do iných oblastí (zamestnanosť, zmena legislatívy, …). Mojim cieľom bolo a je začať “oddémonizovať” OZE ako energetickú budúcnosť a poskytnúť všeobecnejší pohľad na to ako sa to dá. Vítam samozrejme akékoľvek pripomienky. Len pred ich uplatnením prosím zvážte účel článku – “Ako sa to dá”, nie čo všetko sa nedá riešiť a podobne.

Komentáre

comments

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Táto webová stránka používa Akismet na redukciu spamu. Získajte viac informácií o tom, ako sú vaše údaje z komentárov spracovávané.