Keď sa hovorí o energetike budúcnosti, väčšina ľudí si predstaví veterné turbíny, solárne panely alebo obrovské lítiové batérie. Celá pozornosť sa sústreďuje na výrobu elektriny. Existuje však jedna oblasť, ktorá spotrebuje približne polovicu všetkej energie na svete a pritom sa o nej hovorí len okrajovo. Je ňou teplo.

Vykurovanie domácností, ohrev vody či priemyselné procesy spotrebujú obrovské množstvo energie. A práve schopnosť ukladať teplo na hodiny, dni alebo dokonca celé mesiace môže byť jednou z najväčších energetických zmien nasledujúcich desaťročí.

Paradoxne pritom nejde o žiadnu futuristickú technológiu. Najlacnejšia „batéria“ budúcnosti nemusí obsahovať lítium, kobalt ani nikel. Niekedy jej stačí piesok, betón, kamene alebo obyčajná voda.

Najväčším problémom obnoviteľných zdrojov nie je výroba energie. Problémom je čas. Solárne elektrárne vyrábajú najviac elektriny v čase, keď ju často nikto nepotrebuje. Veterné elektrárne zas dodávajú energiu vtedy, keď fúka vietor, nie keď je najvyšší dopyt. Dnes sa prebytky energie ukladajú najmä do chemických batérií. Tie sú však drahé a ich kapacita sa postupne znižuje.

Práve preto vzniká nová generácia takzvaných termálnych batérií. Fungujú prekvapivo jednoducho.

Keď je elektriny v sieti prebytok a jej cena klesá, masívne elektrické ohrievače premieňajú túto energiu na teplo. Následne sa zohreje akumulačné médium – piesok, tehly, uhlíkové bloky alebo špeciálny betón. Takto uložené teplo môže čakať celé dni, týždne alebo mesiace, kým ho bude niekto potrebovať.

A čo je najdôležitejšie, pri využití na vykurovanie dosahuje účinnosť viac ako 90 %. Netreba ho totiž spätne premieňať na elektrinu. Stačí ho pustiť do potrubí a radiátorov.

Práve v tom sa skrýva celý trik. Ak by sme totiž chceli uskladnené teplo opäť premeniť na elektrinu pomocou turbín, veľká časť energie sa stratí a celková účinnosť by klesla približne na 30 až 40 %. Tepelné úložiská preto dávajú najväčší ekonomický zmysel tam, kde sa teplo využíva priamo.

Veolia | Deutschland/Unsplash/Canva

Fíni vykurujú mestá pomocou piesku

To, čo ešte pred pár rokmi pôsobilo ako experiment, dnes funguje v komerčnej prevádzke. Fínska spoločnosť Polar Night Energy prevádzkuje v mestách Kankaanpää a Pornainen obrovské zásobníky naplnené stavebným pieskom. Ten sa zohrieva na teploty približne 500 až 600 stupňov Celzia a následne slúži ako zdroj tepla pre mestské vykurovanie.

Výhoda je jednoduchá a pochopiteľná. Piesok je lacný, dostupný prakticky všade a nepodlieha degradácii ako chemické akumulátory.

Podobným smerom sa vydávajú aj americké startupy Rondo Energy a Antora Energy. Namiesto piesku využívajú špeciálne keramické tehly alebo uhlíkové bloky rozpálené na viac ako 1 500 stupňov Celzia. Ich cieľom už nie sú domácnosti, ale priemysel. Takéto systémy dokážu vyrábať vysokoteplotnú paru a nahradiť zemný plyn v energeticky náročných fabrikách.

Nórska spoločnosť EnergyNest zas využíva špeciálny tepelno-akumulačný betón, ktorý zachytáva odpadové teplo z výrobných procesov a vracia ho späť do prevádzky.

Polar Night Energy

Slovensko sedí na infraštruktúrnom poklade

Práve tu prichádza moment zlomu. Krajiny západnej Európy dnes investujú miliardy eur do budovania systémov centrálneho vykurovania. Slovensko ich už desaťročia má.

Približne tretina domácností je napojená na systémy centrálneho zásobovania teplom. Ide o infraštruktúru, ktorú sme zdedili z minulého storočia a ktorá bola dlhé roky považovaná za zastaranú. Dnes sa však môže ukázať ako jedna z našich najväčších výhod.

Ak má mesto rozvod tepla, dokáže k nemu relatívne jednoducho pripojiť aj veľké tepelné úložisko. Namiesto neustáleho spaľovania plynu môže tepláreň ukladať energiu v čase, keď je lacná, a využívať ju počas zimných špičiek. Takéto riešenie by mohlo výrazne pomôcť aj plánovaným geotermálnym projektom. Dobrým príkladom sú Košice a projekt geotermálneho zdroja pri obci Ďurkov.

Práve pri geotermálnej energii zohráva akumulácia dôležitú úlohu. Geotermálny vrt totiž dodáva teplo stabilne počas celého dňa, no spotreba v meste kolíše. V noci je nízka, ráno a večer prudko rastie. Tepelné úložisko preto funguje ako nárazník, ktorý tieto rozdiely vyrovnáva a umožňuje efektívnejšie využívať vyrobené teplo.

Predstav si obrovský podzemný zásobník vody alebo štrku. Počas leta by sa nabíjal geotermálnym teplom alebo prebytočnou elektrinou zo solárnych elektrární. V zime by potom zásoboval teplom tisíce bytov.

ChatGPT (úprava redakcie)

Stabilnejšie ceny tepla bez závislosti od plynu

Význam tepelných úložísk nespočíva len v ekológii. Rovnako dôležitá je ekonomika. Počas slnečných víkendov sa v niektorých európskych krajinách objavujú dokonca záporné ceny elektriny. Producenti musia platiť za to, aby niekto ich energiu odobral.

Pre teplárne by to predstavovalo ideálnu príležitosť. Namiesto drahého plynu by mohli nakupovať extrémne lacnú elektrinu, premieňať ju na teplo a odkladať ju na neskôr. Pre konečných odberateľov by to znamenalo stabilnejšie ceny a menšiu citlivosť na geopolitické krízy či výkyvy cien plynu.

Ešte väčší potenciál sa skrýva v priemysle. Slovensko patrí medzi najpriemyselnejšie ekonomiky Európy. Oceliarne, chemické závody, automobilky či rafinérie potrebujú obrovské množstvá tepla a pary. Veľká časť tejto energie dnes doslova uniká do atmosféry. Tepelné úložiská dokážu zachytiť odpadové teplo, uskladniť ho a vrátiť späť do výroby. Výsledkom sú nižšie účty za energie aj menšia spotreba fosílnych palív.

Ak budú podniky ako U. S. Steel Košice, Slovnaft alebo Duslo Šaľa postupne elektrifikovať výrobu, budú zároveň potrebovať riešenie, ako zvládať výkyvy v dodávkach elektriny. Práve tepelné batérie môžu fungovať ako energetický nárazník medzi elektrickou sieťou a výrobnými procesmi.

Nie je to bez problémov

Tepelné úložiská majú obrovský potenciál, no nejde o bezchybnú technológiu. Najväčšou výzvou pri dlhodobej a sezónnej akumulácii sú tepelné straty. Udržať teplo v piesku, vode alebo betóne celé mesiace vyžaduje špičkovú izoláciu a precízny návrh celého systému.

Práve preto dnes vývojári venujú veľkú pozornosť materiálom, konštrukcii zásobníkov aj spôsobom, ako minimalizovať úniky energie. Čím dlhšie má teplo zostať uložené, tým náročnejšia je technická realizácia.

To neznamená, že lítiové batérie úplne zmiznú a prestanú sa používať. Pre elektromobily alebo stabilizáciu elektrických sietí zostanú nenahraditeľné. Ak však hovoríme o ukladaní tepla, fyzika hrá v prospech oveľa jednoduchších riešení.

Revolúcia, ktorú možno ani neuvidíme

Najväčšie energetické zmeny nemusia prísť v podobe nových jadrových reaktorov, obrovských veterných parkov alebo ďalšej generácie elektromobilov. Môžu sa skrývať pod zemou. V gigantických zásobníkoch naplnených vodou, pieskom či betónom, ktoré budú mesiace zhromažďovať energiu a následne ju posielať do radiátorov, fabrík a mestských rozvodov.

Slovensko má pritom niečo, čo mnohé krajiny len začínajú budovať – rozsiahlu sieť centrálneho zásobovania teplom. Ak sa ju podarí spojiť s modernými technológiami akumulácie, môže sa zdanlivý relikt minulosti zmeniť na jednu z najcennejších súčastí energetiky budúcnosti.

Energetická revolúcia totiž nemusí vyrábať viac elektriny. Možno bude stačiť, ak sa ju konečne naučíme neplytvať.

Čítajte viac z kategórie: Novinky