Popis problému

Preferované nízkoemisní zdroje elektrické energie, tj. jaderné, větrné a sluneční elektrárny, neprodukují elektrickou energii tak, aby její průběh ideálně odpovídal průběhu spotřeby elektrické energie a tepla.

K vyrovnávání rozdílů mezi spotřebou a výrobou elektrické energie dosud slouží především elektrárny na fosilní paliva, které je nutno co nejvíce utlumit, protože mají nízkou účinnost (přibližně 40 až 50 %), znečišťují životní prostředí a u zemního plynu jsou dodávky a ceny velmi nespolehlivé.

K levné velkokapacitní akumulaci slouží především klasické přečerpávací elektrárny, jejich další výstavbu ale blokují přísné požadavky na ochranu životního prostředí, kromě toho v letním období mohou trpět nedostatkem vody.

Částečně jsou využívány také bateriové systémy, jsou však stále relativně velmi drahé.

Celosvětově je těchto akumulačních kapacit obrovský nedostatek (v Evropě je k dispozici jen asi 2,3 % z celkové výroby elektřiny).

Popis technologie

Pro akumulování elektrické energie slouží nová modulová přečerpávací vodní elektrárna - MPVE, ve které je alespoň jedna z nádrží tvořena soustavou modulů.

Soustava modulů obsahuje modulové nádrže na vodu svařené z ocelových plechů.

Uzavřené plynové prostory v modulových nádržích mezi dolní a horní soustavou modulů v přečerpávací elektrárně lze spojit odvětrávacím potrubím.

Soustavy modulů lze opatřit plynotěsným pláštěm a tepelnou izolací.

Pak se v nich akumuluje odpadní teplo, které vzniká při přečerpávání třením a vířením přečerpávané vody v hydraulických agregátech a v potrubí.

Podle velikosti soustav modulů, podle teploty vody, např. 55 až 75 °C, a podle kvality tepelné izolace a podle stupně využití bude možno takto využívat zhruba 70 až 90 % jejího odpadního tepla k vytápění bytů.

Přečerpávanou vodu lze kromě toho pomocí topného výměníku tepla ohřívat z externího zdroje energie, čímž lze zvýšit tepelný výkon přečerpávací elekrárny.

Inovace/přínos

  • nízké měrné investiční náklady v poměru k teoretické elektrické kapacitě (~3 500 Kč/kWh bez tepelné izolace, ~5 000 Kč/kWh s tepelnou izolací),
  • má uzavřený přečerpávací a odvětrávací systém, krátkodobě i dlouhodobě beze ztrát elektrické kapacity,
  • může akumulovat odpadní teplo k vytápění (tepelná účinnost 75 až 85 %),
  • lze ji stavět s různou kapacitou v desítkách MWh až GWh,
  • za svou životnost (až 80 a více let) je mnohem ziskovější než nejnovější bateriové systémy (~7krát bez tepelné izolace, ~5,5krát s tepelnou izolací),
  • její modulovost zajišťuje vysokou míru bezpečnosti, může být umístěna téměř kdekoliv i poblíž obydlených oblastí

Autoři

  • Ing. Otakar Černý
  • prof. Ing. Stanislav Honus, Ph.D.

Stupeň ochrany duševního vlastnictví

  • Chráněno třemi patenty ČR a přihláškou PCT a EP (v řízení).