ENERGY STORAGE EUROPE 2018 ve znamení technologií skladování energie

V Düsseldorfu se ve dnech 13. až 15. března 2018 pod heslem WE SYNCHRONIZE ENERGY STORAGE BUSINESS uskutečnila výstava výrobků, technologií, technických řešení, softwaru a servisních služeb a s tím spojená konference ENERGY STORAGE EUROPE 2018. Akci pořádala Německá energetické asociace pro skladování energie BVES (Bundesverband Energiespeicher).

Celkem se akce zúčastnilo 170 vystavovatelů a přibližně 4 500 návštěvníků z 61 zemí. Vlastní konference probíhala v několika sekcích – sekce ESE, sekce IRES, fórum a panelové diskuze.

ZÁKLADNÍ PRVKY PRO USKLADNĚNÍ ELEKTRICKÉ ENERGIE

Superkapacitory tvoří jeden z typů sekundárních zdrojů energie, jejichž technologie prodělala bouřlivý vývoj. Jejich základem je klasický kondenzátor, který vlivem technologického pokroku dosahuje v minulosti nedosažitelné kapacity.
Firma Maxwell Technologies představila superkapacitor s kapacitou až 3 400 F, běžně používané filtrační kondenzátory například v napájecích zdrojích mají kapacitu stovky až tisíce mikrofaradů. Výhodou superkapacitorů je velký vybíjecí proud, proto se používají jako druhý zdroj energie v elektromobilech pro rychlou akceleraci a rekuperační brzdění, nevýhodou je malé průrazné napětí do 3,0 V, proto je nutné skládat je do sériových řetězců. Výrobce udává samovybíjecí proud v jednotkách mA.
Stejnou technologii vystavovala firmy SKELE+ON Techno- logies.

KLASICKÉ ELEKTROCHEMICKÉ AKUMULÁTORY

Klasické olověné akumulátory jsou zatím lacinější alternativou uskladnění elektřiny, jak potvrdila expozice společnosti GNB Industrial Power, která nabízí klasické olověné články nebo uzavřené gelové baterie. Tyto akumulátory společnost používá i v kompaktním kontejnerovém provedení s výkony a kapacitou v řádu MW, respektive MWh. Tato technologie je použita i na pilotním projektu M5BAT, o kterém jsme psali v minulém roce.

LITHIOVÉ AKUMULÁTORY

Rozvoj výroby akumulátorů mimo IT technologie zaznamenal výrazný meziroční nárůst o 7,6 % se stále se zvětšujícím podílem lithiových akumulátorů.
V roce 2016 bylo vyrobeno celkem 5,4 mld. článků, z toho mají největší podíl (3 mld.) válcové články 18650 (průměr 18 mm, délka 65 mm). Základním problémem pro další rozvoj je vysoká poptávka a nedostatečné výrobní kapacity; prakticky celá výroba je soustředěna v jihovýchodní Asii – Čína, Jižní Korea, Japonsko. Největší světový výrobce, korejská firma Samsung SDI, vyrábí 350 mil. článků čtvrtletně, mezi další významné výrobce patří společnosti LG, Panasonic, Sony a další. S ohledem na uvedené geopolitické riziko je připravován projekt výstavby závodu, který se bude specializovat na výrobu válcových baterií. Celková počáteční hodnota projektu činí 12,1 mil. eur, na projektu spolupracuje 18 společností v celém řetězci vedeném společností TerraE a bude zahájen v letošním roce. Výstavba by měla trvat 18 měsíců s konečnou kapacitou 300 mil. článků, respektive 6 GWh, ročně.

REDOX FLOW AKUMULÁTORY

Tato technologie je elektrochemickým ekvivalentem palivového článku. Jejím srdcem je elektrochemický článek s polopropustnou membránou – membránový svazek + dvě nádrže elektrolytu. Výhodou této technologie je nehořlavé a nevýbušné provedení, delší vybíjecí časy, respektive delší doba skladování energie. Proti lithiovým akumulátorům mohou mít výrazně vyšší kapacitu, výkon je dán velikostí svazku, kapacita je určena velikostí nádrží s elektrolytem.
Na výstavě se prezentovala řada výrobců této technologie, například firma Schmalz předvedla svoje membránové svazky, nizozemská firma VisBlue nabízela systém s redox flow technologií s výkony 5–100 kW s kapacitou 25–500 kWh. Francouzská firma KEMWATT nabízí stejnou technologii v 20kW modulech s kapacitou až 240 kWh a s dobou odezvy v řádu milisekund. Výrobce uvádí životnost 10 000 cyklů nebo 20 let, systém snáší 100% vybití bez poškození. Německá firma SCHMID nabízí tuto technologii pro zálohované napájení odlehlých telekomunikačních zařízení systému EverFlow Telecom Storage, případně jako komplexní systémové řešení v normalizovaném ISO kontejneru se standardním výstupem 3* 400 V / 50 Hz, provedení ve 20´ kontejneru má výkon 50 kW a kapacitu 200 kWh. Podobné komplexní systémové řešení nabízí pro dobíjecí stanice elektromobilů – tři stání s maximálním výkonem 25 kW, výkon akumulace 30 kW, kapacita 120 kWh, systém předpokládá kooperaci s fotovoltaikou na střeše stanice 8 kW.

TECHNOLOGIE POWER TO GAS

Německá firma Electrochaea prezentovala technologii BioCat, kdy z oxidu uhličitého CO2 z technologických procesů, odseparovaného z bioplynu nebo z kouřových plynů spalovacích zařízení, a vodíku H2 vyrobeného elektrolýzou elektřinou z obnovitelných zdrojů vzniká v reaktoru s využitím patentovaného biokatalyzátoru při relativně nízkém tlaku 10 barů a teplotě 63 °C biometan CH4 s čistotou nad 99 %. Takto vyrobený biometan je možné injektovat do rozvodů zemního plynu nebo použít pro výrobu tepla a elektřiny.
Firma se dále pochlubila úspěšným projektem BioCat plant v Dánsku, probíhajícím od roku 2016, kdy opět s využitím biokatalyzátoru a elektrolýzou z obnovitelných zdrojů energie takto vyrobeným vodíkem energeticky upravuje původní bioplyn z bioplynové stanice s původním obsahem metanu 63 % na energeticky bohatší plyn pro injektáž do rozvodů zemního plynu s obsahem metanu 97 až 98,5 %.
Nizozemská firma PROTON VENTURES prezentovala technologii Power to Gas, respektive Power to Ammonia. Opět se jedná o vodík vyrobený s využitím obnovitelných zdrojů. V reaktoru dochází za požadovaných podmínek k reakci s dusíkem odseparovaným z okolního vzduchu a výsledným produktem je amoniak. Amoniak je jedním z nejrozšířenějších produktů průmyslové chemie, využívá se pro řadu průmyslových odvětví, 80 % celkové produkce amoniaku se využívá pro výrobu hnojiv.

VODÍK

Vodík je díky svému vysokému energetickému obsahu palivem budoucnosti – výhřevnost vodíku činí 120 MJ/kg, respektive 11 MJ/ Nm³. Je velmi dobrým prostředkem k akumulaci energie – konverze vodíku na teplo a elektrickou energii jsou v současné době technologicky zvládnuté. Vodík je nevyčerpatelným palivem, protože při spalování se mění na vodní páru. Nevýhodou vodíku je jeho velmi malá objemová hmotnost 90 g/Nm³, proto se přepravuje stlačený na poměrně vysoké tlaky.
O významu vodíku svědčí celosvětová denní produkce 127 tis. t. Výrobě vodíku, jeho distribuci a využití se věnovala řada exponátů a řešení výstavy i konferencí. V souvislosti s rozvojem výroby elektrické energie z fotovoltaiky a větrných elektráren se nabízí výroba vodíku elektrolýzou.
Firma H-TEC SYSTEMS prezentovala PEM elektrolyzér na výrobu vodíku elektrolýzou vody s elektrickým příkonem 225 kW, denní produkcí 100 kg a měrnou spotřebou 4,9 kWh/Nm³.
Německá pobočka společnosti AREVA prezentovala pilotní projekt Smart grid Solar nedaleko českých hranic v Arzbergu, kde využívá pro výrobu vodíku energie z obnovitelných zdrojů, vodík skladuje, distribuuje a následně vyrábí elektřinu prostřednictvím palivových článků. Pro svůj elektrolyzér uvádí měrnou spotřebu elektřiny 4,4 kWh/Nm³.
Skladování a přeprava vodíku jsou vzhledem k jeho vlastnostem náročné. Německá firma Wystrach prezentovala distribuci vodíku ve svazku lahví vyrobených z kompozitů s pracovním tlakem 500 barů.
Firma HYDROGENIOUS TECHNOLOGIES předvedla systém skladování a distribuce vodíku LOHC Hydrogen Logistics, kdy se vodík váže na speciální organickou kapalinu při výrazně nižším tlaku. Kapalina dokáže pohltit až 630 Nm³ na m³ kapaliny.

REALIZOVANÁ SYSTÉMOVÁ ŘEŠENÍ

Řada firem, například společnosti Mica Power, LIACON apod., prezentovala realizovaná řešení akumulace energie lithiovou technologií, která je integrována s výkonovou elektronikou pro domácnosti a průmysl s moduly o výkonech v jednotkách až desítkách kW, respektive kWh. Společnost Riva Engineering nabízí tyto systémy pro domácnosti s cenou cca 1 000 eur/kWh. Společnost BMZ vyrábí moduly s kapacitou 6,9 a 10 kWh, tyto moduly jsou instalovány na ostrovním systému s fotovoltaikou a kogenerací v TEDOM Výčapy.
Stejně tak řada firem prezentovala řešení pro zajištění systémových služeb v distribučních sítích s výkony v jednotkách až desítkách MW, resp. MWh. Jednotky jsou umístěny ve standardních kontejnerech a převážně spolupracují s obnovitelným zdrojem, standardní distribuční sítí nebo dieselgenerátorem; tato řešení vystavovaly firmy Bredenoord, Younicos, SAFT, SAET apod.
Švýcarská firma Leclanché předvedla realizovaný systém na ostrově Grasioca, který je součástí Azorských ostrovů; zde je instalována akumulace 3,2 MWh – 45 600 článků v 760 modulech, 40 racků. Akumulace používá technologii LTO (lithium titanate oxide), výrobce udává životnost 20 000 cyklů a 20 let. Systém je integrován s dieselgenerátory, fotovoltaikou a větrnou elektrárnou. Firma dále realizovala akumulaci 4,2 MWh pro největší plně elektrický námořní trajekt dánského provozovatele.
Švýcarský výrobce konektorů, rychlospojek pro všechny druhy energií a robotů, firma STÄUBLI, představil jednoduché, avšak velmi praktické řešení pro vytvoření autonomní mini sítě, zejména pro lokality, kde není k dispozici elektrická síť, například při záchranných pracích. Jedná se o plastový stohovatelný box rozměru krychle s hranou 40 cm. Box obsahuje olověný, volitelně LiFePo4 akumulátor, dále obsahuje invertor sinusového napětí 220 V AC / 200 W, primárním zdrojem energie je jeden FVE panel s maximálním výkonem 250 W.
Podle současného odhadu Německé energetické asociace pro skladování energie bude odvětví skladování energií v roce 2018 růst přibližně o 11 % a bude generovat obrat přibližně 5,1 mld. eur. Středně velké společnosti jsou hlavním hnacím motorem tohoto nárůstu. Na výstavě nebyla zastoupena žádná společnost z České republiky.