Co jsou to vlastně ty obří fény a mařiče elektrické energie, které v posledních dnech zaplnily titulní strany mnoha zpravodajských webů v Česku?
V angličtině jim zpravidla říkáme (resistive) load banks a v nejrůznějších provozech a regulačních soustavách slouží už celé roky jako řízená zátěž – v podstatě jako simulátor obrovského spotřebiče s příkonem v řádu stovek až tisíců kilowattů.
Mařiče se tedy už podle svého názvu používají tam, kde z nějakého důvodu potřebujeme co nejrychleji a nejlevněji propálit elektrickou energii, přičemž k těm konstrukčně nejjednodušším a nejspolehlivějším patří odporové mařiče.
Zjednodušené schéma odporového mařiče elektřiny
Elektrický proud v tomto případě prochází vodičem s vysokým odporem, na kterém se řízeně mění na teplo vlastně úplně stejným způsobem jako v nitru rychlovarné konvice nebo v elektrické troubě. Teplo se dále odvádí do žebroví chladičů, kde se o něj postarají ventilátory. Výsledkem je ohřátý vzduch, se kterým si už poradí okolní prostředí.
No dobrá, ale proč se vůbec potřebujeme zbavovat draze vyrobené elektřiny? Je to prosté.
Stabilní frekvence je základ
Výroba střídavého napětí musí být v dnešních podmínkách perfektně synchronizovaná a regulovaná, celá soustava je totiž vzájemně propojená a musí vedle kýženého napětí generovat ještě stabilní frekvenci 50 Hz nehledě na to, jaká je zrovna nabídka a poptávka.
Představte si modelové město, které se na Facebooku domluví, že v jeden okamžik spustí pračku. Pokud by elektrárna rychle nepřitopila pod kotlem a s podobnými výkyvy nepočítala celá síť, generátor elektrárny by v náhle zvýšené zátěži mírně zpomalil a už neudržel 50Hz kmitočet.
Výměna největšího generátorového rotoru v JE Temelín
S frekvencí 50 Hz ale přece počítá veškerá naše domácí elektronika, elektrické zdroje našich počítačů, televizorů a tak dále, pokud by tedy frekvence klesla příliš, nastal by prakticky blackout. Není proto divu, že se kmitočet může podle normy vychýlit jen o drobný zlomek.
Součástí sítě zároveň není jen jedna elektrárna, ale stovky a tisíce dalších účastníků, kteří by bez vzájemné synchronizace a korekce začali okamžitě ovlivňovat náš zpomalený generátor, a ten by se pak proměnil v elektrický motor.
Evropskou elektrickou síť tvoří několik hustě propojených podsítí. Podívejte se na celou mapu
Celý systém výroby elektrické energie, který je ke všemu v Evropě hustě propojený napříč státy, a s elektřinou se tak může obchodovat jako s každou jinou komoditou, proto musí být naprosto spolehlivý a kmitočet na nejvyšší úrovni dodržovaný s obdivuhodnou přesností.
Několik mařičů dokáže nasimulovat celé město
Všichni účastníci výroby elektřiny její generování neustále korigují, aby nedocházelo k nadvýrobě, ale zároveň i podvýrobě, no a to se dělá vedle úprav výkonu samotných elektráren třeba právě tak, že se do sítě rychle pustí šťáva z nějakého rychlého zdroje (baterie, elektromotorem udržované setrvačníky, gravitační baterie – už o něco pomalejší přečerpávací elektrárna aj.), anebo se energie ze sítě naopak co nejrychleji odebere.
Odporový kontejnerový mařič Keypower (2 400 kW)
Můžeme snížit výrobu, odvést energii skrze síť někam jinam, uložit ji, transformovat, anebo ji rychle propálit. A právě to zvládnou mařiče, které dokážou s trochou nadsázky nasimulovat ekvivalent našeho města, kde všichni a v jeden okamžik spustí pračku. Ale lokálně a bez rizika pro samotnou rozvodnou sít.
Hlad po mařičích
Potřeba rychlých regulací závratně roste zejména v posledních dekádách v souvislosti s nástupem nestálých zdrojů elektřiny z obnovitelných zdrojů. Taková farma větrných elektráren totiž může za divoké noci (velká výroba, ale malá spotřeba) způsobit opravdu problém, v síti se totiž náhle objeví energie, kterou také musí někdo spotřebovat.
Mnoho výrobců se proto v posledních letech vrhlo na konstrukci relativně malých kontejnerových mařičů, které spálí nadbytečnou elektřinu hned na místě. Nejen tu, která by opravdu mohla způsobit problémy, ale hlavně tu, která se jim nevyplatí posílat do sítě, protože za ní musí v době přebytku platit.
Odporový mařič PLM1000 (1 000 kW)
Podle kritiků tedy na jednu stranu těží z dotované výroby elektřiny, zároveň ale na svých bedrech nechtějí nést ostatní ekonomicko-provozní rizika a ještě nám Jouleovým teplem ohřívají planetu.
V dokonalém světě bychom nemuseli již vyrobenou elektřinu mařit, ale ukládali bychom ji pro nějaké jiné použití. Vize všemožných rychlých gravitačních baterií v podobě vysokých jeřábů jsou ale zatím jen ve fázi omezených prototypů a demonstrátorů, a tak se opět nabízí jednoduchý ohřev vody, písku a jiných médií a propojení se sítěmi pro rozvod tepla. Nic z toho nicméně neřeší problém teď a tady, ale možná až někdy za deset a více let.
Majitelé elektroautomobilů by proto byli nejraději, kdyby energetici v dobách přebytku nabídli elektřinu zdarma právě pro rychlé dobíjení vozů třeba v dostatečně dimenzovaných stanicích.