Zachrání energetiku přečerpávací elektrárny?

V minulém článku „Když zelené nadšení potká reálná čísla“, jsem se zamýšlel nad dalším vývojem naší energetiky v případě, že bychom se vydali cestou Německa. Tedy fosil je fuj, atomcraft je fuj, jenom větrníky a slunečníky. Prý tím zachráníme klima. Občasné zdroje energie mají jeden společný princip fungování a tím jsou dotace. Bez nich nefungují. A také nefungují, když je nejvíce potřebujeme. Němci pro tento stav mají dokonce slovo: „Dunkelflaute“, tedy když nesvítí a nefouká. Jako třeba letos. 6 listopadu a vlastně i v následujících dnech, jak ukazuje tento graf z této stránky

Výroba elektřiny

Jinými slovy, Německo, které investovalo těžké miliardy EUR do OZE má v těchto dnech zhruba 10x větší uhlíkovou stopu než Francie, která provozuje fuj atomové elektrárny. Má to svůj důvod, nedokážeme nadbytečnou energii ukládat.

V minulém článku jsem spočítal, že na bateriové úložiště, které by nám v rámci ČR pomohl překlenout podobné období by bylo potřeba několikaletá celosvětová těžba lithia a zaplatit by to mohlo pár ročních rozpočtů. A bylo mi vyčteno, že to ženu ad absurdum, že přece existují alternativy. A ano, existují a i když jsem měl původně v úmyslu psát o zeleném vodíku, mrkneme se na něco jiného – na vodní přečerpávací elektrárny.

Taková elektrárna je principiálně jednoduchá. Potřebujete k tomu dvě vodní nádrže a tu druhou co nejvýše. Jedna nádrž nestačí, protože se musí ponechat nějaký průtok v řece. Nemůžeme říct, že když nepotřebujeme elektřinu, zavřeme stavidla a ještě budeme z řeky čerpat vodu zpátky. Takže potřebujeme mít k dispozici nějaký objem vody, který potom v čase přebytků čerpáme do druhé nádrže. Mrkneme se teď na fyziku, která je za tím. A to na příkladu naší nejznámější přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně.

Objem horní nádrže je 2.72 miliónu metrů krychlových, což je to samé, jako tun vody. Horní nádrž je o 510 metrů výše, než dolní. A jsme v době, kdy je elektřiny hodně a nikdo neví co s ní. Takže začneme čerpat nahoru:

Potenciální energie je podle vzorce

E=m⋅g⋅h

Kde:

• m=2,72⋅106 m³ což je 2,72⋅10⁹ kg vody,
• g=9,81 m/s² je tíhové zrychlení,
• h=510 m výška, nebo též spád.

dosadíme do vzorce:

E=2,72⋅10⁹⋅9,81⋅510 ≈1,36⋅10¹³ J

Převedeno na běžně udávané MWh je to:

E_kWh​=(1,36⋅10¹³)/(3,6⋅10⁶)​≈3 780MWh.

Když vezmeme v potaz, že čerpadla mají účinnost 75% a zanedbáme horizontální vzdálenost, budeme potřebovat 5 040 MWh na načerpání celé nádrže nahoru.

A samozřejmě, potenciální energii, kterou jsme vodě dodali si později můžeme vybrat. Dobrá vodní turbína z toho vytěží až 90%, takže když vypustíme horní nádrž do sucha, získáme 3 402 MWh. 1 638 MWh padne na ztráty.

Abychom překlenuli Dunkelfalute období, když nebude možné zapnou uhlí, plyn a Rakouští zelení nás donutí zavřít atomovky, budeme potřebovat 2 250 GWh. Jinými slovy, potřebovali bychom mít těch Dlouhých strání u nás minimálně 660 navíc. Když si vezmeme, jak dlouho se staví přehrada Nové Heřminovy, máme i odpověď na otázku, jak moc je pravděpodobná stavba 1 320 velkých přehrad u nás (potřebujeme vždy dvě nádrže).

Kdybychom dokázali udržet průměrné převýšení mezi spodní a horní nádrží na cca 250 m, budeme potřebovat 3,67 miliardy m³ vody, což je 3x více, než mají všechny přehrady Vltavské kaskády dohromady. A i kdybychom se mohli opřít o jaderné zdroje, pořád to bude cca 1,5 objemu Vltavské kaskády.

A to jsme malá zemička s malou spotřebou.

Vzhledem k tomu, že se považuji za vědeckotechnického revolucionáře nehodlám skončit tímto pesimistickým závěrem. Existují totiž i jiné formy, jak ukládat elektřinu na později a jednou z nejlepších je teplo. Konkrétně ohřívání suchého písku nebo kamenného prachu a to teplo potom v zimě použiju k vytápění obydlí. Suchý písek je totiž špatný vodič tepla s poměrně velkou tepelnou kapacitou. Teplo do něj uložené se nerozptýlý rovnoměrně do okolí jako třeba ve vodě, zůstává více méně na místě. Proto není potřeba nádrž s pískem tepelně izolovat. Stačí do ní natahat odporové dráty na topení a kousek od nich trubky s vodou pro tepelné čerpadlo. V létě, když mi platí za odběr elektřiny, budu baterii nahřívat a celou zimu z ní potom můžu čerpat teplo. Takových 100 kubíků písku dokáže vstřebat a do zimy uchovat okolo 10 MWh. (Zdroj) Vzhledem k tomu, že jsem z Brna mne napadlo zaizolovat pískovnu v Bratčicích a instalovat tam tento systém. Určitě by to vyšlo levněji, než horkovod z Dukovan.

Tak to je pro dnešek vše, příště to už vážně bude o Zeleném vodíku, jestli to je anebo není jenom šméčko na peníze.