Akumulace je proces, který umožňuje ukládání energie pro její pozdější využití. Tento princip je zásadní pro moderní energetiku, zejména v kontextu rostoucího podílu obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární panely nebo větrné elektrárny. Tyto zdroje vyrábějí elektřinu v závislosti na povětrnostních podmínkách/počasí, a proto je jejich výroba často nesynchronizovaná s okamžitou poptávkou.

Právě z těchto typů obnovitelných zdrojů je nutné energii ukládat na pozdější použití/spotřebu.  Akumulace hraje klíčovou roli při vyrovnávání právě těchto spiček a výkyvů a přispívá ke zlepšování stability energetické soustavy a zajišťování energetické bezpečnosti.

Princip akumulace energie

Podstatou akumulace je schopnost zachytit přebytečnou energii v době, kdy je její výroba vyšší než spotřeba, a uložit ji pro pozdější využití. Tento proces umožňuje efektivněji využívat vyrobenou energii a minimalizovat její ztráty. Akumulace může mít mnoho podob, přičemž nejčastěji se setkáváme s ukládáním elektrické energie do solárních baterií.

Mezi další metody patří například:

• Tepelná akumulace – ukládání přebytečného tepla, které lze později využít pro vytápění nebo ohřev vody.
• Akumulace mechanickou energií – využití setrvačníků nebo čerpání vody do výše položených nádrží, odkud může být v případě potřeby vypouštěna a pohánět turbíny.
• Chemická akumulace – přeměna elektrické energie na chemickou energii, například prostřednictvím vodíku, který lze později využít jako palivo.

Každý z těchto způsobů má své specifické výhody a využití v různých sektorech energetiky. Více si o těchto typech akumulace energie povíme níže.

Jednou z nejběžnějších forem akumulace je ukládání energie do vody (akumulace do vody). Tato technologie je často využívána v podobě tepelné akumulace, kde voda slouží jako médium pro uchování tepla. Například v systémech centrálního vytápění nebo v solárních systémech voda absorbuje teplo během dne, kdy je energie dostatek, a poté ho uvolňuje v noci nebo v chladnějších obdobích. Akumulační nádrže na teplou vodu jsou běžné jak v domácnostech, tak v průmyslových aplikacích, kde zajišťují stabilní a efektivní dodávku tepla.

Dalším způsobem, jak akumulovat energii pomocí vody, je mechanická akumulace ve formě přečerpávacích vodních elektráren. Tyto systémy fungují na principu čerpání vody do výše položené nádrže v době přebytku energie a jejího následného vypouštění dolů přes turbíny v době, kdy je potřeba elektřina. Tato technologie je jednou z nejefektivnějších metod akumulace velkých objemů energie a významně přispívá ke stabilitě elektrické sítě.

Kromě akumulace do vody existují i další formy ukládání energie. Tepelná akumulace může využívat i jiné látky, například soli nebo kameny, které mají schopnost uchovávat teplo. Tyto technologie se často využívají v průmyslu, kde se pracuje s vysokými teplotami, nebo v elektrárnách pro ukládání odpadního tepla.

Další významnou formou je chemická akumulace, například ve formě vodíku. Vodík se vyrábí elektrolýzou vody, když je elektřina levná a dostupná, a poté se může skladovat a využívat jako palivo nebo pro výrobu elektřiny. Tato metoda má velký potenciál pro dlouhodobé skladování energie a zajištění energetické soběstačnosti.

Mechanická akumulace zahrnuje také využití setrvačníků, které ukládají energii ve formě rotační kinetické energie, nebo tlakové akumulace, kde se energie ukládá prostřednictvím stlačování plynů, například vzduchu, ve speciálních nádržích. Tyto technologie se uplatňují zejména tam, kde je potřeba rychlá a krátkodobá dodávka energie.

V moderní energetice hraje klíčovou roli také elektrická akumulace prostřednictvím bateriových systémů, které umožňují ukládání elektrické energie pro pozdější využití. Lithium-iontové baterie se využívají nejen v domácnostech a průmyslu, ale i v dopravě a při stabilizaci energetických sítí. Jejich výhodou je vysoká účinnost a rychlá reakce na změny v poptávce po energii.

V budoucnu se očekává rozvoj kombinovaných akumulačních systémů, které propojují různé typy akumulace pro dosažení maximální efektivity. Například propojení baterií s tepelnými akumulačními nádržemi nebo využití vodíku v kombinaci s přečerpávacími elektrárnami může poskytnout komplexní řešení pro stabilní a udržitelný energetický systém. Akumulace energie tak zůstává klíčovou oblastí pro rozvoj moderní energetiky a zajištění její udržitelnosti.

Akumulace v praxi – nejčastěji se využívají baterie

Nejrozšířenější technologií pro akumulaci energie jsou dnes baterie. Tyto systémy umožňují ukládat velké množství elektrické energie a rychle ji uvolnit v době potřeby. Baterie se využívají jak na úrovni domácností, tak v průmyslových a distribučních aplikacích.

Díky akumulaci mohou domácnosti, které jsou vybaveny solárními panely, ukládat přebytečnou elektřinu vyrobenou během dne a využívat ji večer nebo v noci. Na průmyslové úrovni baterie pomáhají stabilizovat energetickou soustavu tím, že vyrovnávají výkyvy mezi výrobou a spotřebou.

Novela energetického zákona v České republice, známá jako Lex OZE III, přinesla významnou změnu v legislativním rámci pro využívání bateriových systémů. Zatímco dříve bylo jejich použití omezeno na systémy přímo připojené ke zdroji výroby, dnes mohou být baterie připojeny i samostatně k síti, což výrazně zvyšuje jejich potenciál.

Význam akumulace pro obnovitelné zdroje

Akumulace je nepostradatelná pro efektivní integraci obnovitelných zdrojů energie do energetické sítě. Solární a větrné elektrárny jsou charakteristické svou variabilitou – vyrábějí elektřinu pouze tehdy, když svítí slunce nebo fouká vítr. Bez možnosti akumulace by byla jejich využitelnost značně omezená.

Díky akumulaci lze přebytečnou energii vyrobenou v době vysoké produkce uložit a využít ji v době, kdy je poptávka vyšší než výroba. Tento proces nejen zvyšuje využití obnovitelných zdrojů, ale také snižuje závislost na tradičních fosilních palivech.

Aplikace akumulace energie

Akumulace energie nachází uplatnění v mnoha oblastech a pomáhá zvyšovat efektivitu, stabilitu i flexibilitu energetických systémů. Díky rozvoji technologií se stále častěji využívá nejen v domácnostech, ale i v průmyslu, dopravě a energetických sítích.

• Domácnosti – ukládání energie ze solárních elektráren/energie vyrobené ze solárních panelů pro pokrytí vlastní spotřeby a snížení závislosti na dodávkách ze sítě.
• Průmysl – využití akumulačních systémů pro zálohování výroby, vyrovnání špiček v poptávce a snižování nákladů na energie.
• Energetická síť – stabilizace při výkyvech mezi výrobou a spotřebou energie a podpora obnovitelných zdrojů díky velkokapacitním bateriím a přečerpávacím elektrárnám.
• Doprava – napájení elektromobilů a elektrifikace veřejné dopravy, jako jsou autobusy nebo vlaky.
• Veřejné budovy – zajištění záložních zdrojů energie pro nemocnice, školy nebo jiné kritické instituce.

Přínosy akumulace pro energetickou soustavu

Kromě podpory obnovitelných zdrojů má akumulace řadu dalších výhod:

1. Stabilizace sítě – akumulace umožňuje vyrovnávat okamžité výkyvy mezi výrobou a spotřebou, což je klíčové pro stabilní provoz energetické soustavy.
2. Snížení zátěže přenosové sítě – lokální ukládání energie může snížit potřebu přenosu elektřiny na velké vzdálenosti, což zlepšuje účinnost systému.
3. Energetická bezpečnost – možnost akumulace zvyšuje odolnost sítě vůči výpadkům a snižuje závislost na dodávkách energie z nestabilních zdrojů.
4. Ekonomické úspory – akumulace umožňuje optimalizovat využití energie, což může vést k úsporám jak pro domácnosti, tak pro průmysl.

Budoucnost akumulace

Technologie akumulace energie se neustále vyvíjejí a zdokonalují. V blízké budoucnosti se očekává širší nasazení pokročilých bateriových systémů, jako jsou lithium-iontové baterie, které nabízejí vyšší kapacitu a delší životnost. Dalším významným krokem je rozvoj vodíkové technologie, která umožňuje dlouhodobé ukládání energie a její využití v různých sektorech, včetně dopravy.

Zavádění legislativních opatření, jako je zmíněná novela Lex OZE III, podporuje širší využití akumulace na všech úrovních – od domácností po velké průmyslové projekty. Tím se akumulace stává klíčovým prvkem přechodu na udržitelnou a decentralizovanou energetiku.