Sůl jako obnovitelný zdroj energie: Budoucnost energetiky

Efektivní ukládání energie je v dnešní době jedním z nejvíce diskutovaných problémů energetiky. Vyřešením tohoto problému bychom se výrazně posunuli na cestě k dekarbonizaci planety.

Pod pojmem ukládání energie si většina z nás představí dnes běžně používané lithium iontové baterie. Energii, a to jak elektrickou, tak i tepelnou, lze však ukládat i jinými způsoby: mechanicky, elektromechanicky, elektricky, termochemicky, chemicky či tepelně.

Ukládání energie do roztavených solí

Jedním ze způsobů tepelného ukládání energie je ukládání do roztavených solí. Princip tohoto ukládání energie je velice snadný.

První typ se skládá ze dvou zásobníků. V jednom zásobníku skladujeme „studenou“ roztavenou sůl a v druhém sůl teplou. Při ohřevu neboli nabíjení úložiště je sůl ze „studeného“ zásobníku vedena přes tepelný výměník, kde je ohřívána, do horkého zásobníku. Při vybíjení je proces totožný, jen v opačném směru. Tedy horká sůl je vedena do výměníku, kde ohřívá páru, a poté pokračuje do studeného zásobníku. Tento typ je dnes již používán na solárních elektrárnách typu CSP (Concentrated Solar Power).

Druhý typ využívá pouze jeden zásobník, ve kterém je jak „studená“, tak i „horká“ sůl. Plovoucí membrána zajišťuje, aby nedocházelo k jejich mísení.

Čtěte také: Zelená energie ve Španělsku

Technologie ukládání energie do solí se dnes průmyslově používá především u solárních elektráren typu CSP. Roztavené soli jsou pro ukládání energie velmi vhodné médium. Mají vysokou hustotu (mnohem vyšší než voda), vysokou tepelnou kapacitu a zároveň velmi dobrou viskozitu.

Dnes úložiště používají především soli na bázi dusičnanů. Hlavní důvody pro použití dusičnanových solí jsou hlavně nižší pořizovací náklady, mnohem nižší agresivita vůči jiným materiálům než u jiných typů solí a nízká toxicita.

Samozřejmě mají roztavené soli také nevýhody, jednou z hlavních nevýhod je vyšší teplota tání. Může tedy dojít k zamrznutí soli uvnitř potrubí. Z tohoto důvodu je veškeré potrubí vytápěno. Dalším problémem je již zmíněná agresivita vůči konstrukčním materiálům. A dále dle typu soli i jejich ekonomická náročnost. Ta se odvíjí od velkého množství soli potřebného pro takovéto úložiště.

V současnosti je v provozu několik solných úložišť, především v kombinaci se solárními elektrárnami. Podle konstrukce se CSP dají dělit na tzv. „Tower CSP“ a „Parabolic through CSP“.

Příklady solárních elektráren využívajících solné úložiště

• Crescent Dunes: Elektrárna provozovaná v nevadské poušti, technologickým typem je to elektrárna „Tower CSP“.
• Komplex Noor (Maroko): Největší CSP elektrárna, skládá se z několika projektů (Noor I - Noor IV).
• Berlín (Německo): Solné úložiště, kde je zdrojem tepla místní teplárna.

Technologickým typem je to elektrárna „Tower CSP“. To v principu znamená, že roztavená sůl je ze studeného zásobníku vedená do „receiveru“. „Receiver“ je vrchní část věže elektrárny, na kterou jsou zrcadly odráženy sluneční paprsky. Tímto dopadem koncentrovaných slunečních paprsků se receiver zahřívá na vysokou teplotu cca 550 °C a následně ohřívá roztavenou sůl. Roztavená sůl je poté vedena do horkého zásobníku. Odtud je v případě potřeby vedena do tepelného výměníku, kde ohřívá páru vedenou na turbínu. Zásoba soli na této elektrárně činí 32 000 tun.

Čtěte také: Více o obnovitelných zdrojích

Tato technologie se od Tower CSP odlišuje způsobem ohřevu soli. Namísto jedné věže, kam se koncentrují sluneční paprsky, jsou zde zrcadlové paraboly. Ty koncentrují sluneční záření do potrubí v jejich ohnisku. V potrubí proudí tzv. Heat Transfer Fluid (HTF) látka, která je schopná dobře absorbovat a předávat teplo. Tato tekutina je poté vedena do výměníku, kde ohřívá roztavenou sůl. Následně je princip stejný jako u typu CSP Tower. Solné úložiště je zde tvořeno několika zásobníky. Každá elektrárna v tomto komplexu má své úložiště. Proto mají možnost zkoušet různé směsi solí.

V německém Berlíně je provozováno solné úložiště, kde je zdrojem tepla místní teplárna. Jde o první případ, kdy pro ohřev tekuté soli není použita solární elektrárna. Berlínské úložiště neohřívá tavenou sůl, ale funguje na termochemickém principu. Nabíjení úložiště se provádí zahřátím soli na teplotu cca 550 °C, ze soli se odpaří voda a vznikne suchá sůl.

Redoxní průtokové baterie

Hlavními součástmi redoxních průtokových baterií jsou dvě kapaliny, jedna kladně a druhá záporně nabitá. Koordinátorem projektu je chemik Dr. Eduardo Sanchez z výzkumného centra CIC energiGUNE nedaleko Bilbaa ve Španělsku. Vysvětluje, že po celém světě je již v provozu spousta velkých redoxních průtokových baterií, které jsou navrženy tak, aby byly stabilní a vydržely zhruba 20 let.

Projekt HIGREEW plánuje vytvořit redoxní průtokovou baterii, která využívá mnohem méně toxických materiálů, jako jsou roztoky solí ve vodě, které uchovávají ionty na bázi uhlíku. Sanchez a jeho tým kolegů pracují na vývoji nejlepšího receptu pro tuto baterii a v používání redoxních průtokových baterií vidí velkou budoucnost.

Budoucnost ukládání energie

Ukládání tepla je vhodné nejen pro CSP projekty; v podstatě je jedno, odkud teplo pochází (fosilní teplárna/výtopna/elektrárna, jaderný reaktor) a může vykrýt jak elektrárenské, tak i teplárenské špičky. Metody ukládání tepelné energie se v současné době bouřlivě rozvíjejí. Nicméně tyto technologie se soustřeďují především na spolupráci se solárními elektrárnami. Revoluční je jejich použití i v jiných oblastech.

Čtěte také: Nuclear power: A renewable resource?

Díky rozmachu obnovitelných zdrojů energie není v současné době limitujícím faktorem energetické revoluce ani tak dodávka energie, jako její skladování. V budoucnu bude velká část naší energie pocházet z obnovitelných zdrojů, jako je solární a větrná energie.

tags: #sůl #obnovitelný #zdroj

Oblíbené příspěvky:

• Sanogel pro zdravé tělo
• Rimless WC: Moderní řešení
• Klimatické změny a sucho
• Proměny klimatu v ČR
• Ekologicky významné lokality