ENERGETICKÉ ZÁSOBNÍKY
V kontextu konceptu elektromobility rozeznáváme dvě základní třídy energetických zásobníků:
- Energetické zásobníky vozidel
- Energetické zásobníky pro Smart Grids.
Ad I.
Elektromobilitu zpravidla vztahujeme k nezávislé trakci. Vozidlo si tedy uskladněnou energii veze s sebou. Pro elektromobily se v současnosti jedná o akumulátory nebo superkapacitory. Pro hybridní vozidla přistupují navíc nádrže s fosilními palivy nebo biopalivy, eventuálně s vodíkem. Aplikace jiných principů uložení energie pro pohon vozidel (supravodivé cívky, setrvačníky…) se zdá být nepravděpodobná, nebo časově vzdálená.
Nejdůležitější performační indikátory energetických zásobníků vozidel:
- Hustota uložení energie (zejména objemová, ale i hmotnostní) ® max
- Ztráty během skladování ® min
- Účinnost transformace energií (pokud k ní dochází) ® max
- Bezpečnost® max
- Životnost ® cca 10 let
- Cena uložení jednotky energie® min
- Dopady na životní prostředí® min
Hustota uložení energie v nádrži s uhlovodíkovými palivy je tč. cca 15 x větší, než je tomu u moderních Lithium - polymerových akumulátorů. I když účinnost elektrického pohonu je téměř trojnásobná oproti spalovacímu motoru (ICE), nestačí to tento hendikep kompenzovat v aplikacích, kde je požadován dojezd nad 150 km. Proto lze očekávat po přechodnou dobu 2 – 3 desetiletí (než se podaří dosáhnout alespoň trojnásobně vyšší energetické hustoty u akumulátorů nebo superkapacitorů) použití hybridních pohonů. Zde se jeví jako perspektivní kombinace elektrických zásobníků energie s nádržemi CNG (stlačený přírodní plyn), LNG (kapalný přírodní plyn –nejspíše pro lodní dopravu), nebo možná i bioplynu. Za perspektivní se považují spíše sériové, než paralelní hybridy. Další alternativou je napájení elektrického vozidla z palivového článku. Nejlépe propracované vodíkové palivové články jsou však znevýhodněny nízkou objemovou hustotou vodíku a nízkou efektivitou jeho výroby.
Ad II.
Smart Grids vyžadují zásobníky energie ve třech časových doménách:
- V časech 0.01 – 10s (potlačení přechodových dějů) V této časové oblasti se využívá energie akumulované v rotorech generátorů nebo jiných setrvačnících a perspektivně též energie uložené v akumulátorech nebo superkapacitorech, např. elektromobilů nebo plug – in hybridů připojených k napaječům (pokud to Smart Grid umožní a zákazník schválí inversní tok energie z akumulátoru do sítě).
- Jednotky hodin (stabilizace během dne/noci) V této časové oblasti se dnes uplatňují hlavně (přečerpávací) vodní elektrárny. Do jisté míry se i zde mohou uplatnit akumulátory podobně, jako v předchozím případě. Experimentálně jsou ověřovány pneumatické zásobníky a elektrárny typu „Solar Dome“, kde je energie uložena v roztavené soli. Mohou se však uplatnit i (podzemní) zásobníky libovolného uhlovodíkového plynu, včetně vodíku a bioplynu, doplněné plynovými elektrárnami s rychlým startem. Vodíkové zásobníky tohoto typu perspektivně mohou být i reversibilní.
- Měsíce (stabilizace během roku, zlepšení energetické bezpečnosti regionu). Do této časové domény zdola zasahují (přečerpávací) hydroelektrárny, hlavní komponentou však patrně budou plynové podzemní zásobníky v návaznosti na plynové elektrárny.
Masivní zařazení energetických zásobníků podstatně zvyšuje odolnost Smart Gridu proti kolísání jak na straně generace energie, tak na straně spotřeby.