Teď, když je počasí nevlídné, to bude asi těžké, ale zkuste si vzpomenout, jak může písek na pláži pěkně hřát. Někdy dokonce až nesnesitelně pálit. Tohoto efektu se dá chytře využít pro akumulaci energie. Písek totiž v dobře izolovaném kontejneru vydrží horký celé měsíce!
S nárůstem podílu energie pocházející z obnovitelných zdrojů roste i potřeba vyrobenou energii někam ukládat. Protože tyto zdroje jsou závislé na počasí (sluneční záření, vítr apod.) a za příznivých podmínek vyrobí často více energie, než kolik lze v daný okamžik spotřebovat, zatímco za nepříznivých podmínek může být energie naopak nedostatek.
Aby se muselo využívat jiných zdrojů energie co nejméně (například z jaderné elektrárny), je výhodné přebytky z obnovitelných zdrojů akumulovat a použít je, až bude poptávka po energii převyšovat aktuální výrobu. Proto v současnosti roste počet velkých bateriových úložišť, která mají pomoci vyrovnávat výkyvy v síti a zajistit stabilitu dodávek i v obdobích s nízkou výrobou elektřiny z OZE.
Solární baterie nejsou samospásné. Hodí se pro krátkodobé ukládání energie během dne, ale nemohou sloužit pro sezónní akumulaci. Vzhledem k jejich vysoké ceně by to bylo i velmi ekonomicky nevýhodné.
Pro dlouhodobější ukládání energie je vhodný jiný způsob – třeba právě pískové baterie, které dokážou uchovávat tepelnou energii po velmi dlouhou dobu (v řádu měsíců). Použitý materiál je navíc velmi levný, dostupný a netoxický. To jsou důvody, proč se o pískových bateriích letos mluví jako o jedné z nejzajímavějších doplňkových technologií pro moderní energetiku.
Písková baterie je velký, dobře izolovaný zásobník naplněný jemným zhutněným pískem (nebo jiným podobným materiálem). Izolaci tvoří obvykle minerální vata nebo izolace z keramických vláken. V případě velkokapacitních řešení mívá válcový tvar a vypadá jako menší silo na obilí (výška cca 10–13 metrů); menší baterie pro domácí použití mívají podobu kvádrové ocelové „skříně“ (zhruba o rozměrech větší venkovní jednotky tepelného čerpadla).
Pískové baterie na rozdíl těch elektrochemických, které jsou běžnou součástí fotovoltaických elektráren, neuchovávají elektrickou, ale tepelnou energii.
Přebytečná energie z fotovoltaiky, větrné elektrárny nebo jiného zdroje se přivede do elektrického topného tělesa, které zahřeje písek až na několik set stupňů Celsia (u rodinných domů kolem 400 °C, u velkých systémů i přes 700 °C). Přes výměník se pak ohřívá voda nebo vzduch, které teplo rozvádí, kam je potřeba.
Pokud se místo písku použije jiný materiál, který je vodivější (např. drcený mastkový kámen), může se teplo do něj přenášet přímým odporovým ohřevem (třením vznikajícím při průchodu elektrického proudu materiálem).
Testuje se i proces, při němž by se poté teplo transformovalo zpět na elektrickou energii; nejekonomičtější je však v tuto chvíli využít rovnou tepelnou energii – zejména na vytápění nebo ohřev vody.
Ukládání energie do písku je teprve „v plenkách“. Technologie je už na trhu, ale zatím se používá především v severní Evropě – zejména ve Finsku. První komerční instalace tu byla spuštěná ve městě Kankaanpää v roce 2022. Úložiště má tepelný výkon 200 kW a tepelnou kapacitu 8 MWh.
Dosud největší písková baterie s výkonem 1 MW a kapacitou 100 MWh funguje od června 2025 také ve Finsku – ve městě Pornainen. Úložiště je vysoké cca 13 metrů, široké 15 m a obsahuje zhruba 2 000 tun drceného mastku. Vyrobené teplo má sloužit především k dálkovému vytápění pro 5 000 obyvatel města. V porovnání ke klasickému spalování má snížit uhlíkovou stopu až o 70 %.
U nás se už na trhu objevují modulární písková úložiště, ale spíše menších kapacit pro využití v rodinných domech nebo i firmách. Primárně pro ukládání přebytků z fotovoltaiky, které mají v zimních měsících sloužit k vytápění a ohřevu vody. Baterie mohou stát v izolovaném kontejneru třeba na zahradě nebo se dají zapustit do země.
Do budoucna by to mohlo být velice perspektivní řešení, ale pro domácnosti jsou zatím pořizovací náklady velmi vysoké – pro rodinný dům se může jednat o investici kolem 1,5 milionu korun. Na druhou stranu v podstatě s neomezenou životností a nulovými provozními náklady.
| Výhody pískových baterií | Nevýhody pískových baterií |
|---|---|
| Dlouhodobé ukládání energie | Neukládá přímo elektrickou energii (přeměna na teplo) |
| Vyrovnává výkyvy ve výrobě z OZE | Vyžaduje kvalitní izolaci a integraci s topným systémem |
| Dostupný, ekologický materiál | Pro rodinné domy zatím příliš drahé, nelze čerpat ani dotaci |
| Dlouhá životnost | Menší systémy se nemusí z hlediska efektivity a ekonomiky tolik vyplatit |
I když ukládání energie do písku neumožňuje uchovávat přímo elektřinu, tak jako klasické elektrochemické baterie, potenciál má bezpochyby velký. Nabízí jedinečnou možnost dlouhodobé akumulace, která právě v našich zeměpisných šířkách dává velký smysl. Klasický argument proti domácí fotovoltaice totiž zní: je k ničemu, když v zimě nedokáže pokrýt energetické nároky vytápění.
Až se v budoucnu technologie zlevní (samotný materiál je totiž levný a dobře dostupný) a možná na ni přibydou i dotace, bude vhodná i pro rodinné domy, jejichž majitelé chtějí vyrábět energii a vytápět chytře a ekologicky.
Do té doby to bude zajímavé řešení především ve větším měřítku – pro firmy nebo komunitní projekty. Třeba jako ve Finsku, kde už nyní vytápí pískové baterie tisíce domácností.
Vývoj této technologie se určitě vyplatí dále sledovat.
Zdroje:
Polarnightenergy.com
Precedenceresearch.com
PV-magazine.com
Sandtherm.eu
Wattplus.cz
Wave.rozhlas.cz
Služba výkonové rovnováhy pomáhá udržet stabilní elektrizační soustavu v době rostoucího podílu OZE. Jak funguje v praxi, kdo se do ní může zapojit a kde jsou její limity?
Samostatné baterie už nemusí být jen součástí fotovoltaiky. Díky změnám legislativy je lze provozovat i nezávisle – otázkou ale zůstává, zda se takové řešení může domácnostem ekonomicky vyplatit.
