Dánské zelené ostrovy

obr. 1. Princip akumulace elektřiny v novém typu
přečerpávacích mořských elektráren IOPAC

obr. 2. Základní varianta Zeleného ostrova Green
Power Island podle architekta G.Paludana

obr. 3. Green Power Island na Floridě
s 33 větrnými elektrárnami
a 8 plovoucími poli fotovoltaických modulů
akumuluje výkon až 253 MW

obr. 4. Energetický „ostrov“ pro  Tamilské pobřeží
Nadu s nádrží objemu 110 mil. m³ vody
s 86 větrnými elektrárnami nabídne akumulaci
výkonu až 430 MW

Jednou z nejprogresivnějších zemí světa se v oblasti využití obnovitelných zdrojů energie stává Dánsko. Před dvěma lety představilo světu revoluční nápad propojit na umělém ostrově poblíž svého členitého pobřeží u Kattegatu větrné a fotovoltaické elektrárny s podmořskou přečerpávací elektrárnou. Ta by vyrovnávala energetické výkony větru i Slunce silně kolísající během dne i ročního období tím, že by část energie akumulovala v přečerpávací elektrárně umístěné uvnitř ostrova. V době špičky odběru by pak akumulovanou energii svými turboalternátory převedla v generátorovém režimu vysokonapěťovým kabelem městům, průmyslu a dopravě na pevnině.

Energetický ostrov

První projekt představila v roce 2007 pod názvem Energetický ostrov (Energy Island) spolu se stavební firmou Lievense nizozemská společnost KEMA. Vlastní realizace projektu však zatím bohužel nenašla finanční podporu. A to přesto, že se za ni postavily tak významné energetické společnosti, jako je Delta, E-ON Benelux nebo Tennet.

Projekt počítal s tím, že poblíže Jutlandu bude pomocí vysokovýkonných sacích bagrů do hloubky až 50 m zapuštěna spodní nádrž budoucí přečerpávací elektrárny. Z vytěženého materiálu se kolem ní pak naplaví umělý eliptický ostrov o rozměru 10 × 6 km. Po vyztužení vnějších břehů kamennými vlnolamy, chránícími ostrov před bouřemi a vlnobitím, má být na jižní části ostrova vybudována strojovna s turbínami a potrubím sahajícím ke dnu nádrže.

Přečerpávací elektrárna naopak

V principu bude podmořská přečerpávací elektrárna fungovat opačně, než jak fungují současné klasické přečerpávací elektrárny. Ty při přebytcích energie přečerpávají vodu ze spodní nádrže – obvykle z jezera nebo řeky – do umělé horní nádrže vybudované na vrcholku hory nebo pohoří. Projekt počítá s tím, že v režimu čerpání (akumulace) budou přečerpávací turbínová soustrojí s celkovým výkonem 1,5 MW – napájená převážně větrnými a fotovoltaickými elektrárnami na ostrově – naopak vodu z hrázemi uzavřeného prostoru nebo z bazénu odčerpávat do moře. Tím vytvoří vůči hladině moře v roli horní nádrže spád 30 až 40 m, jehož potenciální energii využijí turbíny po otevření hradidel do hloubky proudící mořské vody (obr. 1). Podle projektu by tento systém mohl podmořským kabelem zásobovat energetickou síť Jutlandu energií přibližně 20 GWh po dobu až 12 hodin. Na špičce ostrova naplánovali autoři projektu i terminál na překládku zkapalnělého plynu LNG, přepravovaného do Evropy speciálními tankery, a podél hrází pak rozsáhlé rekreační pláže.

Koncepce Zeleného ostrova

S podobným, ještě komplexněji a úsporněji řešeným projektem Zelený ostrov (Green Power Islad), přišlo roku 2009 dánské studio architektů Gottlieba Paludana. Tento ostrov by měl být vybudován nedaleko Kodaně. Sami tvůrci ho představují pod názvem „Dánská finta“.

Základem zařízení je obří válcový betonový bazén sestavený z prefabrikovaných skruží, který sahá ke dnu do hloubky 30 až 40 m a je obklopen naplaveným ostrůvkem (obr. 2). Na hrázi má být instalováno 25 větrných elektráren se 125m vrtulemi o výkonech po 5 MW. Proud, který vyrobí, bude spolu s elektřinou z fotovoltaických panelů – zčásti umístěných jako plovák na hladině bazénu – při přebytku energie pohánět v čerpadlovém režimu turbosoustrojí v izolované komoře u dna bazénu a odčerpávat z něj vodu. V dobách špiček odběru přejde soustrojí do turbínového režimu a využije spád mezi hladinou moře a bazénu k dodávce elektrického výkonu do dánské energetické sítě. Bazén obsahující 30 mil. m³ vody dokáže akumulovat energii 2,75 GWh.

Varianta se dvěma bazény

Variantní řešení počítá se dvěma bazény s tím, že by turbíny využívaly rozdílu spádu jejich hladin střídavým odčerpáváním jednoho z bazénů. Kodaň uvažuje i o pěstování mořské biomasy v části bazénu, kterou by spalovala městská spalovna nového typu. Šikmá střecha její budovy má pomocí umělého zasněžování sloužit po celý rok jako lyžařská sjezdovka. Ostrov poslouží i k rekreaci obyvatel a bude proto s městem propojen mostem nebo lanovkou.

O podobný maxiprojekt v krátké době projevila zájem Florida (obr. 3), Bahrain, indické Tamil Nadu (obr. 4) a čínské Yangzhou (obr. 5). Poslední projekt plánovaný poblíže Šanghaje je rozsahem i výkonem největší. Nádrž s kruhovým bazénem o objemu 600 milionů m² by mohla akumulovat 52 GWh, které by vystačily k zásobování 2,3 mil. domácností elektřinou po dobu jednoho týdne.

Co na to odborníci

Stanoviska ekologů a techniků, podobně jako u všech podobně rozsáhlých projektů z oblasti ekologické výroby elektřiny, se teprve začínají formulovat. Že nejde o naprostou utopii, dokládají zkušenosti s naplavováním umělých ostrovů, například nového přístavu Maasvlakte 2 v Rotterdamu. Plovoucí sací bagry (obr. 6) a lodě s drapáky o objemu až 20 m3 umějí hloubit mořské dno do hloubky 50 až 80 m a upravovat ho dálkově řízenými podmořskými buldozery. Problémy s výběrem materiálů pro výrobu potrubí, turbín a uzávěrů, které jsou vystaveny agresivní korozi slanou vodou, se podařilo vyřešit Japoncům při stavbě první přečerpávací elektrárny na mořskou vodu s výkonem 30 MW na ostrově Okinawa (obr. 7). Čerpací turbosoustrojí umístěné v kaverně pod mořským dnem tam přečerpává vodu do šestiboké nádrže vybudované na vrcholu 600 m vzdálené hory ve výši 150 m n. m. Potrubí muselo být proti korozi vyloženo sklem vyztuženými plasty GFK, a vnitřek horní nádrže chrání speciální kaučuková etylen-propylenová fólie EPDM. Do encyklopedií energetiky vstupují mořské přečerpávací elektrárny tohoto typu pod novým odborným označením IOPAC (Inverse Offshore Pump Accumulation Station).

Zájem o přečerpávací elektrárny po celém světě roste. Podle posledních statistik jejich celková kapacita loni dosáhla 136 000 MW, což lze porovnat s výkonem 136 temelínských jaderných bloků. Letos k nim má přibýt 7 dalších elektráren s celkovým výkonem 4 100 MW.

Jan Tůma, 3pol.cz (ČEZ), 12. dubna 2012