EN
Quick Links
Dnešní energetické sítě se stále více orientují na kombinovaná fotovoltaická a akumulační zařízení, kde solární panely pracují společně buď s lithiově-iontovými bateriemi, nebo s průtokovými bateriovými systémy. Hlavní myšlenka je poměrně jednoduchá – ukládání přebytečné energie vyrobené během dne, aby mohla být využita v době špičkového výkonového zatížení večer nebo když síť zažívá potíže. Vzhledem k tomu, že obnovitelné zdroje již dnes pokrývají více než 20 procent elektřiny v několika regionech, už energetické společnosti nevnímají tyto bateriové systémy jako nepodstatné doplňky. Místo toho začínají tyto systémy považovat za základní součásti infrastruktury sítě, což vyžaduje plánování hned od začátku, nikoli jako dodatečný doplněk.
Přidání úložiště hned vedle solárních farem je činí mnohem pružnějšími zdroji energie. Vezměme si například 250megawattovou solární elektrárnu v Arizoně. Během špičkových večerních hodin, kdy si všichni zapínají osvětlení a spotřebiče, začala používat vestavěný bateriový systém, který do sítě dodal 100 megawatt po dobu čtyř hodin z kapacity 400 megawatthodin. Tím se zabránilo spouštění těch starých plynových elektráren využívaných pouze ve špičce, které by musely běžet jen pár hodin. Tato kombinace snižuje potřebu dálkových přenosových linek a dokonce může restartovat síť po rozsáhlých výpadcích. Podle nedávných studií NREL uvidí energetické společnosti úspory kolem 40 % na těch složitých úpravách frekvence, které jsou potřeba pro udržení rovnováhy, pokud kombinují úložiště s fotovoltaickými elektrárnami.
Z pohledu velkého obrazu je zřejmé, že došlo k nárůstu množství úložišť energie, která se přidávají do rozsáhlých solárních instalací po celé Americe. Podle Market.us z loňského roku zhruba tři čtvrtiny všech plánovaných solárních projektů na roky 2023 až 2024 budou zahrnovat nějaký typ bateriového systému. Co to vlastně znamená? Nuže, naše země již nyní disponuje přibližně 20,7 gigawatty baterií v provozu. To je vlastně docela působivé, protože ty by dokázaly udržet osvětlení v přibližně 15 milionech domácností, kdyby nastala bezelektrická výpadková situace trvající čtyři hodiny bez přerušení. Několik států, které si stanovily cíle pro výrobu čisté energie, začíná také vyžadovat, aby nové solární farmy měly vestavěná úložná řešení. Tento regulační impuls vytváří příležitosti pro firmy, které se zaměřují na rekonstrukce. Odborníci odhadují, že samotná tato požadavek může vygenerovat zhruba dvanáct miliard dolarů ročně pouze na modernizaci stávajících systémů vhodnými záložními bateriemi do poloviny příštího desetiletí.
Velké solární projekty v současnosti většinou spoléhají na lithium-iontové baterie, protože nabízejí účinnost zpětného cyklu kolem 90 % a jejich ceny v poslední době výrazně klesly, a to až na přibližně 89 dolarů za kWh podle údajů z roku 2023. Tyto baterie fungují velmi dobře, pokud potřebujeme rychle velké množství energie na několik hodin, typicky mezi 4 až 8 hodinami zásoby. V současnosti se však na trh dostávají nové alternativy, jako jsou železo-vzdušné a zinkově-bromidové redoxní baterie, které se zdají být vhodnější pro situace, kdy je třeba energii uchovávat po mnohem delší dobu, typicky od 12 hodin až po více než 100 hodin. Výzkumníci také dosahují pokroku u materiálů katod, čímž byla hmotnostní energie lithium-iontových baterií dostána nad hranici 300 Wh na kg. To znamená, že firmy mohou instalovat kompaktnější bateriové systémy, aniž by musely obětovat kapacitu pro své solární elektrárny.
Baterie s pevným elektrolytem dosahují závažného pokroku v boji proti tepelnému úniku díky svým keramickým elektrolytovým konstrukcím, které mohou dosáhnout energetické hustoty nad 500 Wh/kg. Tento druh výkonu z nich činí ideální kandidáty pro rozsáhlá solární úložná řešení, kde záleží na prostoru. Mezitím technologie sodíkových iontů v poslední době značně dohnala, nabízí podobné vlastnosti jako baterie lithiových generací první generace, ale jejich výroba stojí zhruba o 40 procent méně. Materiály používané v těchto sodíkových článcích jsou také mnohem snadněji dostupné ve srovnání s vzácnými kovy, přičemž sloučeniny jako analogy pruské modři se stávají stále populárnějšími v výrobních kruzích. Oba inovace přesně zapadají do plánů mnoha zemí pro jejich energetické sítě v průběhu příští dekády. Většina vlád má za cíl dosáhnout integrace obnovitelných zdrojů na úrovni asi 95 % do roku 2035 a tyto nové bateriové varianty pomáhají zároveň vyřešit dvě hlavní potíže – rizika způsobená tradičními chemickými složeními a rostoucí problém nedostatku surovin potřebných pro sériovou výrobu.
Solární bateriové systémy se v současnosti rychle rozšiřují, ale při připojení do sítě narazí na závažné problémy. Podle údajů NREL z roku 2023 kolem 40 % obnovitelných projektů, které jsou zpožděné, poukazuje na potíže s připojením prostřednictvím front pro propojení. Naše současná elektrická síť byla postavena pro jednosměrný tok energie, a proto má potíže s vyrovnáním návratu elektrického proudu z malých rozptýlených solárních systémů s bateriovými úložišti, které jsou rozšířené v městských čtvrtích. To znamená, že distribuční společnosti musí vynaložit velké částky na modernizaci transformátorů, aby systém bezproblémově fungoval. Dalším závažným problémem je nekompatibilita střídačů. Starší zařízení prostě nezvládá správně regulovat napětí během neustálých cyklů nabíjení a vybíjení baterií.
Správné řízení tepelného režimu je naprosto kritické pro velké systémy bateriového ukládání energie. Pokud nejsou teploty vhodně kontrolovány, může to snížit životnost těchto baterií před jejich nutnou výměnou až o 30 %, jak uvádí výzkum společnosti DNV z roku 2022. Většina průmyslových norem dnes vyžaduje záložní chladicí systémy a pokročilou technologii hašení požárů, která musí zastavit jakékoliv nebezpečné přehřátí během pouhých osmi sekund. Z hlediska nákladů tvoří řízení tepelného režimu přibližně 18 % nákladů na instalaci systému BESS (Battery Energy Storage System). U zařízení o výkonu 100 MW to obvykle přidává zhruba 1,2 milionu dolarů k celkovým nákladům. To je poměrně významná částka, ale nutná, vzhledem k citlivosti těchto systémů na tepelné problémy.
Zatímco lithiově-iontové baterie dominují 92 % nových projektů solárního ukládání energie (Wood Mackenzie 2024), stojí vývojáři před kritickým kompromisem:
Studie Lazard z roku 2024 ukázala, že zvětšení bateriových bank o 20 % zvyšuje návratnost investice díky 30% delší životnosti systému, přestože počáteční náklady jsou vyšší.
Změny vládních politik skutečně ovlivňují rychlost a rozsah nasazení solárních baterií po celé zemi. Asi patnáct států v USA začalo vyžadovat energetické úložné systémy pro každou novou solární elektrárnu větší než 50 megawattů. Současně existuje takzvaný FERC Order 841, který neustále mění způsob, jakým jsou energetické společnosti odměňovány na velkoobchodních trzích. Podle SEIA, pokud se nám podaří zjednodušit všechny tyto povinné administrativní požadavky, mohli bychom do roku 2026 spatřit realizaci solárních projektů s úložišti o výkonu kolem 15 gigawattů. To by se hlavně dělo proto, že všichni souhlasí se základními bezpečnostními pravidly a způsobem, jakým se různé části sítě propojují dohromady.
Jako příklad toho, co se stane, když solární panely a baterie spolupracují při řešení problémů sítě v době špiček, může posloužit projekt Moss Landing v Kalifornii. Toto místo disponuje zhruba 1,6 gigawatthodinami úložné kapacity propojené se solárními panely, což znamená, že může po dobu čtyř hodin zásobovat elektřinou více než 300 tisíc domácností přesně v době, kdy je největší večerní poptávka. Co na tom je opravdu zajímavého, je, že systém díky schopnosti regulace frekvence snížil pokuty pro provozovatele sítě téměř o 28 milionů dolarů ročně. Docela působivé, vzhledem k tomu, že i loni v létě, když lesní požáry vyřadily část přenosové sítě, zůstal systém v provozu s účinností téměř 98 %.
Největší uspořádání solárních baterií ve státě Florida, s obrovskou kapacitou 900 MWh, snížilo využití fosilních špičkových elektráren o přibližně 40 % během hurikánové sezóny díky docela chytrým algoritmům řízení. Co na tomto systému funguje dobře je jeho integrace s nedalekou solární elektrárnou o výkonu 75 MW. Ukládáním přebytečné solární energie vyrobené v poledne mohou baterie uvolňovat elektřinu v době špičkové poptávky mezi 19. a 21. hodinou každý večer. Tento chytrý přístup ušetří ročně až 3,2 milionu dolarů samotných nákladů na přetížení sítě. Opravdové kouzlo se odehrává ve chvíli, kdy nastanou bouřlivé dny a síť potřebuje dodatečnou podporu, ale tradiční zdroje energie mohou být ohrožené nebo prostě příliš drahé na provoz v plném výkonu.
Nedávná instalace 300 MW/450 MWh bateriového systému Tesla Megapack ukazuje, jak solární baterie mohou zasáhnout, když sítě potřebují dodatečnou podporu. Zpět v roce 2023, poté co kvůli neočekávanému výpadku opustila provoz velká uhelná elektrárna, tyto baterie začaly dodávat energii během pouhých 140 milisekund – což je přibližně 60krát rychlejší než je schopno starší klasické tepelné elektrárny. Díky této rychlé reakci zůstalo napájeno přibližně 650 tisíc domácností, které jinak mohly být postiženy rozsáhlým výpadkem. Co činí tento výkon ještě působivějším, je skutečnost, že systém udržoval výjimečnou účinnost 92 %, a to i přes to, že byl během dne neustále částečně využíván. Tato reálná výkonnost poskytuje silný důkaz, že kombinace různých zdrojů energie spolu funguje dobře a usnadňuje integraci obnovitelných zdrojů do stávající energetické infrastruktury bez ohrožení spolehlivosti.
Solární bateriové systémy dnes získávají stále větší inteligenci díky umělé inteligenci, která pomáhá řídit jejich nabíjení a vybíjení, stejně jako jejich interakci se sítí. Chytré softwary sledují například aktuální počasí, kolísání ceny elektřiny během dne nebo vzorce v užívání energie. Podle Startus Insights z roku 2025 mohou tyto chytré systémy zvýšit návratnost investic pro provozovatele o 12 % až 18 % ve srovnání se staršími pevnými systémy. U rozsáhlých zařízení s velkým množstvím baterií dokáže strojové učení automaticky přesouvat energii mezi různými bateriovými bloky a měniči. To pomáhá chránit baterie před předčasným opotřebením a udržuje rozdíly napětí pod hladinou 2 %, což je velmi důležité při podpoře sítí, které nejsou příliš stabilní či odolné.
Hybridní systémy solární-větrná-baterie nyní tvoří 34 % nových instalací obnovitelných zdrojů, a umožňují dodávku čisté energie 24/7 díky:
Nejnovější studie ukazují, že hybridní elektrárny dosahují využití výkonu na úrovni 92 %, zatímco samostatná solární pole dosahují pouze 78 %, přičemž integrace společně umístěných úložišť kompenzuje 83 % výpadků výroby způsobených její přerušovaností.