Tesla přijde o prvenství, v Číně se staví větší baterie. A o hodně

aktualizováno 
Největší plánované bateriové úložiště světa by mělo vzniknout na východě Číny. Spoléhá na zcela jinou technologii, než jakou prosazuje například společnost Tesla a další konkurenti.

Výrobní závod společnosti Rongke Power v čínské provincii Ta-lien, stav z roku 2017. závod není dokončen, výroba v něm se má v příštích dvou letech zvýšit zhruba o řád. Po dokončení by se tu měly vyrábět ročně baterie o celkové kapacitě cca 3 Gwh. | foto: Rongke Power

Svůj primát na poli velkých baterií dokázali Elon Musk a firma Tesla prodat dokonale. Dohoda o stavbě padla na Twitteru a vypadala spíše jako klukovská sázka než seriózní obchod: Tesla slíbila postavit největší baterii do tři měsíců, nebo ji dodat zdarma. Sázka to nebyla zdaleka tak bezhlavá, jak se může zdát. Tesla už na místě stavby, v Jižní Austrálii, obhlížela terén a měla tedy zakázku do jisté míry připravenou. Ale na takové nuance není na Twitteru místo a čas. Dnes tak díky skvěle zvládnutému PR většina z nás asi ví, že největší baterii má Tesla.

Parametry si asi pamatují jen někteří, tak připomeňme, že v Jižní Austrálii stojící úložiště má celkovou kapacitu 129 MWh a maximální výkon 100 MW. Laikům to můžeme přiblížit tak, že tato baterie dokáže dodávat zhruba 80 minut o něco menší výkon než třeba plzeňská teplárna. Jednotlivé bloky uhelných tepláren mívají zhruba výkon dvojnásobný.

Z hlediska klasické energetiky nejde tedy na pohled o nic převratného. Baterie ovšem podle dostupných informací funguje podle očekávání a pomohla minimálně výrazně zmírnit potíže v nevyvážené soustavě Jižní Austrálie. A tři měsíce jsou z hlediska budování energetické infrastruktury doslova mrknutím oka a stavba baterií by tak mohla být podstatně rychlejším a levnějším řešením než třeba stavba vedení. To je sice levné, ale jen příprava projektů trvá roky a výsledek bývá nejistý.

Není asi tak překvapivé, že prvenství Tesly dlouho nevydrží. V brzké době chce Muska trumfnout britský miliardář Sanjeev Gupta, který chce na stejném místě postavit o něco málo větší baterii s výkonem 120 MW a kapacitou 140 MWh. V Jižní Koreji se pak chystá ještě větší zařízení s maximálním výkonem 150 MW, a to by měla brzy překonat plánovaná 200MW baterie v Kalifornii…

Ale ani jedna z baterií si zřejmě svého prvenství dlouho neužije. V dohledné době, možná dokonce již letos, by měla vstoupit do provozu baterie, se kterou žádná z nich nesnese srovnání. U města Ta-lien na východním pobřeží Číny by totiž mělo začít fungovat obří zařízení s maximálním výkonem 200 MW a celkovou kapacitou 800 MWh. Podrobnosti nejsou v tuto chvíli zřejmé, Čína je podstatně méně otevřené prostředí, ale na místě už byli zahraniční návštěvníci a je zcela jasné, že stavba probíhá a pokračuje.

Z jiného světa

I z našeho extrémně kusého přehledu vám asi bylo nápadné, proč se parametry čínské baterie, konkrétně její kapacita, která je téměř o řád vyšší, tak zcela zásadně liší od svých konkurentů na našem pomyslném žebříčku (jehož hodnota je samozřejmě především marketingová). Důvod je v tomto případě technologický.

Všechny zmíněné instalace používají technologii lithiových článků s tekutým elektrolytem, které jsou s přimhouřenýma očima pouze zvětšenou verzí baterií, jež známe z našich mobilních telefonů či počítačů. V Ta-lienu ovšem vzniká baterie – a spolu s ní i výrobní závod – využívající dosti odlišné technologie tzv. průtokových baterií. Ty jsou pro použití třeba právě v elektronice či jiných mobilních aplikacích zcela nevhodné, ovšem ve velkých stacionárních bateriích by mohly najít ideální niku.

Průtokové baterie nejsou samozřejmě žádnou horkou technologickou novinkou, známé jsou dlouhou dobu a v celé řadě variant. Existují například také zinkobromidové baterie (BrZnBR) či bromidsodné baterie (PSB, Br/S), v Ta-lienu má ovšem vzniknout vanadová redoxní baterie (označuje se často zkratkou VRB).

Světlo světa spatřila v 80. letech minulého století jako nečekaný potomek výzkumu možných zdrojů energie pro vesmírné sondy. V zásadě jde o typ, který se velmi podobá konvenčním bateriím. Jejím jádrem jsou membránou oddělené uhlíkové elektrody, přes které protéká tekutý elektrolyt umístěný ve dvou velkých nádržích. Elektrolyt je rozdělen na kladný a záporný, každý s vlastním okruhem, které od sebe na elektrodách odděluje iontově výměnná membrána s vhodnými vlastnostmi.

Možná ilustrativnější je tedy o baterii mluvit jako o palivovém článku, čtenář by si tak zhruba mohl představit hlavní výhodu vanadových baterií – totiž možnost nezávislého nastavení výkonu a kapacity podle přání a požadavků zadavatele. Kapacitu baterie určuje velikost „nádrže“ na kladný a záporný elektrolyt, který v případě většiny používaných vanadových redox baterií tvoří soli vanadu rozpuštěné ve zředěné kyselině sírové. Výkon baterie naopak zase určuje konstrukce samotného „motoru“, konkrétně řečeno tedy velikost aktivní plochy a počet článků v bateriovém svazku. Pokud je takový systém vhodně zapojen, umožňuje vytváření velkých systémů s prakticky nepřetržitým provozem (údržba jedné části nemusí ovlivnit funkci celého zdroje).

Princip fungování vanadové baterie. Jak je vidno, baterie je nezvyklá v tom, že...

Princip fungování vanadové baterie. Jak je vidno, baterie je nezvyklá v tom, že její kapacitu v podstatě určuje velikost nádrže s elektrolytem, zatímco výkon množství článků.

Škálovatelnost řešení je velkou výhodou především pro velké stacionární zdroje. Samotný elektrolyt i nádrže, ve kterých se uchovává, jsou poměrně levné, a tak cena za jednotku kapacity – obvykle se udává v dolarech za kWh – s rostoucí kapacitou baterie klesá. Trh s vanadovými bateriemi je poměrně malý, smlouvy neveřejné, ale podle dostupných informací může cena za kWh s rostoucí kapacitou klesat skutečně poměrně výrazně. U malých systémů se dnes mluví o ceně kolem 500 dolarů/kWh, u větších zdrojů se ovšem může dostat poměrně snadno pod 300 dolarů/kWh.

Malé nejsou

Pro stacionární použití jsou baterie určeny i z jiných důvodů. Tím hlavním je nízká energetická hustota elektrolytu, řádově v nízkých desítkách kWh na m³ elektrolytu. Výkony se mohou poněkud lišit podle výrobce a technologie (v posledních letech došlo k jistému pokroku), ale v Ta-lienu používaná technologie má obecně řečeno energetickou hustotu zhruba 12 až 15 kWh na m3 elektrolytu. LiIon baterie jsou v tomto ohledu téměř o řád lepší (cca 300 kWh/m3), a tak není divu, že v mobilním telefonu vanadovou baterii nikdy neuvidíte.

Na druhou stranu tento typ baterií by měl být extrémně trvanlivý. Baterii nijak nevadí hluboké vybití a může za svou životnost absolvovat podle výrobců desítky tisíc cyklů, aniž by se její kapacita výrazně změnila. Nejmenší životnost z celého systému má obecně řečeno membrána, a i tu výrobci udávají v hodnotách přesahujících 10 000 cyklů. V principu pak není nemožné membránu vyměnit, i když s tím spojené náklady lze těžko odhadovat; záleží samozřejmě na ceně membrány samotné i konstrukci celé baterie. Navíc materiál samotných membrán se vyvíjí, takže jejich životnost by se do budoucna mohla nadále zvyšovat.

Když mluvíme o novinkách, výrobce baterie pro Ta-lien, čínská společnost Rongke Power, pracuje s klasickou technologií vanadových průtokových baterií. Jeho nevýhodou je jak poměrně nízký obsah energie, tak například také poměrně nízký rozsah pracovních teplot, který se pohybuje mezi 10–40 °C (v praxi se teplota udržuje samozřejmě ještě v užším rozmezí). To s sebou nese nutnost instalace systému řízení teploty, který zvyšuje spotřebu bateriového systému na provoz, tím snižuje celkovou účinnost skladování energie. Nutnost poměrně přesné regulace teploty také samozřejmě zvyšuje pořizovací náklady.

Ukázka systému z vanadových průtokových baterií firmy Unienergy Technologies. v...

Ukázka systému z vanadových průtokových baterií firmy Unienergy Technologies. V pěti kontejnerech jsou umístěny baterie, které poskytují maximální výkon 600 kW a celkovou kapacitu zhruba 2,2 MWh. Jejich výhodou by měla být především velmi dlouhá životnost.

K dispozici jsou ovšem už i modernější technologie, které tento a některé další nešvary systému odstraňují. Většina z nich pochází z projektu americké Pacific Northwest National Laboratory, který se z veřejných peněz uskutečnil v letech 2007–2011. V jeho rámci se podařilo vyvinout a demonstrovat nové složení elektrolytu, stále sice stále obsahuje toxické látky, ale složení vedlo jak ke zvýšení měrné energetické hustoty baterie, tak i k rozšíření rozsahu pracovních teplot.

Elektrolyt je opět založen na solích vanadu rozpuštěný ve směsi kyseliny sírové a nově také kyseliny chlorovodíkové. Směs umožňuje zlepšit rozpustnosti solí vanadu, díky čemuž je možné dosáhnout vyšších energetických hustot. Ta se zvýšila na hodnoty nad 20 kWh na m³, což sice stále baterie omezuje na stacionární použití, ale nese s sebou přirozeně příjemné snížení rozměrů celého systému. Co se pracovních teplot týče, baterie s chlorným elektrolytem údajně mohou pracovat v rozmezí zhruba 0–50 °C, což jistě stále není ideální a vyžaduje zajištění tepelného řízení celého systému, ale znovu jde o krok směrem ke zvýšení praktické využitelnosti VRB systémů.

Zase Made in China?

Bude nesmírně zajímavé sledovat, jak se nová technologie bude prosazovat v praxi. Výsledky z projektu Pacific Northwest National Laboratory licencovala několika menším americkým společnostem, které se od té doby s větším či menším úspěchem pokoušejí prosadit na trhu. Ten je ovšem jinde než v USA, odkud tyto společnosti pocházejí. Největší plány s využitím vanadových baterií má Čína.

Dodavatel Rongke Power chce ve svém výrobním závodu během letošního roku vyrobit vanadové baterie s celkovou kapacitou řádově stovek MWh, ale během několika příštích let by se měla produkce zvýšit řádově na jednotky GWh kapacity ročně.

To také mimochodem znamená, že vanadové baterie pokles ceny spojený s rozběhem masové výroby teprve čeká.

Firma Rongke Power se zatím s americkými subjekty nedohodla na prodeji technologie – a možná proto, že nemusí. Americké firmy s ní nemohou soupeřit přímo cenou; za prvé proto, že žádná z nich nemá tak veliký provoz a tedy srovnatelné úspory z objemu, a za druhé proto, že na dovoz bateriových systémů má Čína uvalené 20% clo.

Jedna z „následnických“ společností projektu Pacific Northwest National Laboratory, UniEnergy Technologies (spoluzakládali ji i někteří členové výzkumného týmu), alespoň ve spolupráci s Rongke Power dodává do Číny malé průtokové baterie pro vysílací věže mobilních sítí. Ovšem to je trh, který do budoucna nebude růst zřejmě tak velikým tempem jako trh s velkokapacitními úložišti pro energetické potřeby.

Schéma konstrukce vanad redox baterie

Schéma konstrukce vanad redox baterie

V něm se se zdá být potenciál ohromný. Cena obnovitelných zdrojů energie stále klesá, samozřejmě především v oblastech s vhodnými klimatickými podmínkami (dostatkem větru a především slunečního svitu), stále však bude platit, že jejich výroba není zcela předvídatelná. Dostatečně levná bateriová úložiště jsou tedy přirozeným doplňkem.

Čína sice nemá nejlepší podmínky, ale obnovitelné zdroje podporuje z jiných důvodů. Má silnou domácí výrobu, pro kterou si tak může zajistit odbyt, a musí řešit potíže se znečištěním životního prostředí, především ovzduší. Obnovitelné zdroje mají pomoci snižovat podíl uhlí v energetice.

Tlak na budování obnovitelných zdrojů přitom naráží jak na potíže s budováním síťové infrastruktury, tak i na nespolehlivost dodávek z OZE. Právě v provincii Liao-ning, ve které leží Ta-lien, se údajně loni 15 % elektřiny vyprodukované větrnými elektrárnami nemohlo využít, protože v danou chvíli ji neměl kdo odebírat. Přitom, jak jsme říkali, Čína plánuje další rozvoj obnovitelných zdrojů. Podle plánu rozvoje energetické infrastruktury pro 13. pětiletku by v roce 2020 měla být čínská síť připravena integrovat zhruba 300 GW instalovaného výkonu v obnovitelných zdrojích.

Odbytiště pro velkokapacitní síťová úložiště by tedy mělo být zajištěné. Čínští výrobci však mohou se svými bateriemi vyrazit i do světa. Jako to bylo v případě fotovoltaických panelů, kdy Čína díky státní podpoře toto odvětví do značné míry ovládla.

Oprava: V článku jsme opravili nepřesné informace o technologie firmy UET. Text původně nepřesně uváděl, že neobsahuje kyselinu sírovou.

Témata: baterie, Čína

Nejčtenější

Tom Cruise: Vypněte funkci vylepšení pohybu na svých televizorech

DO KINA: Tom Cruise a Úžasňákovi budou znovu zachraňovat svět

Tom Cruise na svém twitterovém účtu nabádá filmové fanoušky k vypnutí funkcí pro vylepšení vykreslení pohybu při...

Vývoj evropské superstíhačky je na spadnutí. Není to příliš brzy?

Model letounu NGF na listopadové výstavě Euronaval v Paříži

Francouzská ministryně obrany Florence Parlyová na svém twitterovém účtu 20. listopadu oznámila dosažení shody s...

Exekutoři varují před vakce.net. I bez objednávky hrozí exekucí

Exekuce

I nedokončený nákup na e-shopu s velice levným zbožím může vést k soudní exekuci. Naštěstí jen smyšlené, jak se...

Raketa Falcon 9 neúspěšně přistála do moře, náklad ale letí dál k ISS

Nepovedené přistání Falcon 9

Porucha hydraulického čerpadla znemožnila přistání nosného stupně rakety Falcon 9. Přistál, či spíše spadl, do moře...

Žádná speciální jednotka se bez něj neobejde. Zkusili jsme noční vidění

Zkouška noktovizoru LPNVG (Low Profile Night Vision Goggle) s označením...

Neobešlo by se bez nich ani dopadení Bin Ládina. Brýle pro noční vidění používají speciální jednotky po celém světě....

Další z rubriky

Stožár vysunout! U Kanárů se zkouší teleskopická větrná elektrárna

Pohled na základnu první teleskopické větrné elektrárny před osazením samotnou...

V blízkosti ostrova Gran Canaria od letošního léta stojí první teleskopická mořská větrná elektrárna.

Z bombardéru udělali letoun pro cestující a ti museli lézt po žebříku

Historie první československé letecké továrny Letov se začala psát 9. prosince...

Historie první československé letecké továrny Letov se začala psát 9. prosince 1918. Vznikla zde řada zajímavých typů...

Místo dronu rybářský prut. Jak se natáčí úspěšné cestovatelské filmy

Kužník Jan: Trabanti

Objel svět a mimo jiné zjistil, že profesionální ani odolnou techniku na focení a natáčení filmu nepotřebujete. Na...

Najdete na iDNES.cz