Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 189

Zásnuby obnovitelných zdrojů s vodíkem

„Věřím, že jednoho dne vodík a kyslík, z kterých je složena voda, každý sám nebo i dohromady, vytvoří nevyčerpatelný zdroj tepla a světla pro všechny“, vyznal se čtenářům „Tajuplného ostrova“ Jules Verne. Jeho intuice víc než o sto let předběhla současné pokusy využít nejlehčího prvku světa k akumulaci elektrické energie z nestabilních výkonů solárních a větrných elektráren, výhledově i jako náhrady za zemní plyn v době, až se koncem 21. století jeho zásoby vyčerpají. Elektřinou z nepravidelně pracujících alternativních zdrojů (slunce, vítr) lze pomocí elektrolyzérů rozkládat vodu na vodík a kyslík, odděleně je shromažďovat v tlakových nádobách, a v palivových článcích pak elektrochemickou reakcí vracet akumulovanou energii s účinností až 70 % do elektrické sítě v době, kdy je zataženo a větrné parky zasáhlo bezvětří. Spalováním v plynových turbínách kogeneračních jednotek (v bezpečnější směsi se zemním plynem nebo bioplynem) lze pak akumulovanou energii přeměnit na elektřinu a teplo.

Fotogalerie (6)
Laboratoře Solar‑Wasserstoff u Neunburgu mají největší zásluhy na vývoji komponent pro vodíkové technologie (foto Tůma)

V Evropě, USA i Asii se v současné době rozbíhají pilotní projekty tzv. hybridních elektráren, které by několika možnými způsoby díky vodíkovým technologiím umožnily spolehlivě zapojit zejména větrnou a sluneční energii nebo i bioplyn do stávajícího energetického „mixu“.

Bavorský projekt „slunce – vodík“ zklamal, ale…

Namodraléfotovoltaické panely pokusné sluneční elektrárny nad bavorským městečkem Neunburg vorm Wald, která jako první v Evropě od roku 1989 zkoušela možnosti vodíkových technologií, lze za příznivého počasí zahlédnout i třináct let po jejím odstavení roku 2000 z vrcholku šumavského Čerchova. Tři řady fotovoltaických panelů (monokrystalické, levnější polykrystalické i tehdy začínající tenkovrstvé), dodávající při plném osvitu až 300 kW elektrické energie do městečka pod ním, po deset let napájely výzkumnou stanici soukromé společnosti Solar‑Wasserstoff AG; tu s podporou státu v roce 1987 založil Siemens, MBB, chladírenská společnost Linde a automobilka BMW.

 

Ve třech samostatných elektrolyzérech v hlavní hale produkoval stejnosměrný proud z panelů rozkladem vody za hodinu až 150 m3 vodíku. Vodík pak pod tlakem 32 bar plnil pár venkovních nádrží. Část plynu vědci zkapalňovali a udržovali v kryotanku při minus 253 °C. Pro zkapalněný vodík si do robotické tankovací stanice občas přijel prototyp „vodíkového automobilu“ BMW. Laboratoře byly vytápěny kotelnou s vodíkovými hořáky, dílny i sklady obsluhoval vysokozdvižný vozík, poprvé na světě poháněný elektřinou z mobilního palivového článku PEM o výkonu 10 kW. V noci, nebo když se obloha na pár dní zatáhla a výkon solárních panelů klesl k nule, se přepnul provoz objektu na elektřinu ze tří pokusných palivových článků, z nichž membránový článek PEM o výkonu 105 kW vyvinutý Siemensem vylepšil účinnost elektrochemické reakce vodíku a kyslíku až na 75 %.

Desetiletá bilance však ukázala, že kilowatthodina z tehdy ještě velmi drahých fotovoltaických panelů, která prošla vodíkovým „skladem“, je desetkrát dražší než z veřejné sítě, napájené uhelnými a jadernými elektrárnami proklínanými ekology. A kilometr jízdy vodíkovým BMW na vodík vyrobený s pomocí slunce vyšel téměř třicetkrát dráž než při jízdě na benzín! Z velkorysého pokusu, který přišel na 1,5 mld. DEM, nakonec profitovala jen věda a technika vývojem nových komponent pro vodíkové technologie: kryogenních systémů a účinnějších elektrolyzérů i palivových článků.

Návrat k vodíku přes vítr a bioplyn

Prvním pilotním projektem EU, který chce dokázat, že i větrné off‑shore parky,na které vsadilo zejména Německo, Dánsko a Velká Británie, bude možné zapojit do evropského energetického mixu, když se integrují s vodíkovou technologií ukládání energie a vyrovnávání proměnlivého výkonu, je hybridní elektrárna v Prenzlau nedaleko Berlína spuštěná 25. října 2011.

 

K jejímu projektu v hodnotě 21 mil. eur se spojila energetická společnost Enertrag AG s německými drahami, švédským Vattenfallem a čerpadlářskou společností Total. Tři větrné turbíny o výkonu 6 MW budou v případě přebytku energie ukládat elektrický proud pomocí elektrolyzérů do vodíku. V bezvětrném období vrátí tento výkon do sítě přilehlá kogenerační elektrárna spalující vodík přimíšený v nádržích k bioplynu z bioplynového zdroje. Teplo z kogenerační stanice Enertragu (ročně okolo 2 260 MWh) bude dálkově vytápět domácnosti v nedalekého Uckermarku a vodík stlačený na 60 bar hodlá Total rozvážet do několika vodíkových tankovacích stanic. Jednu z nich právě Total otevírá u nového berlínského letiště Brandenburg Airport, druhou v Hamburku. Po získání zkušeností má být výkon této hybridní „větrno‑vodíkové“ elektrárny v další etapě zvýšen na 500 MW.

Systém nabízí i perspektivu postupného nahrazování zemního plynu vodíkem. Protože ale z bezpečnostních důvodů nelze do zemního plynu i bioplynu přidávat víc než 5 % vodíku, připravuje Frauenhoferův Institut pro větrnou energii další pilotní jednotku u Stuttgartu, která by dokázala navíc vodík přeměnit na metan, který je základní složkou zemního plynu. K této přeměně je potřebný CO2, ten však lze snadno získat z bioplynu.

AREVA hodlá ukládat přebytky energie do Greenenergy‑boxů

Hitem roku 2013 má být systém MYRTE, který dokončuje francouzská Areva ve spolupráci s Korsickou univerzitou na pobřeží Korsiky u La Croix Valmer. K fotovoltaické elektrárně se čtyřmi řadami panelů s elektrickým výkonem 560 kW tu přistavují do země uložené vodíkové zásobníky, a v dokončované hale v rámci programu H2E instalují elektrolyzéry PAC a PEM, akumulující přebytek elektrického výkonu na vodík. V noci a při zatažené obloze palivové články vrátí takto akumulované elektrické výkony do elektrorozvodné sítě Korsiky. Jak elektrolyzér, tak 4 palivové články s celkovým výkonem po 100 kW, jsou prvky připravované konstrukční stavebnice, která v budoucnu umožní sestavovat vodíkovou technologii menších hybridních elektráren podle potřeby z komponent v kontejnerech, které Areva označuje výstižně jako „Greenenergy Boxy“.

 

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

ITER - pohled shora

Kdo si myslíte, že má největší přehled o tom co se děje na staveništi tisíciletí – na staveništi tokamaku ITER? Generální ředitel? Nebo šéf Rady ITER Arun Srivastava? Velký omyl! Je to muž, který z výšky 85 metrů sleduje z kabiny jeřábu dění pod sebou!

Průlom na tokamaku DIII-D. Zbystřete!

Režimy typu „Super H Mode“ demonstrují zlepšenou výkonnost fúze a umožňují zásadní krok směrem k ekonomické fúzní energii. Pokud Američané něco označí za „super výsledek“, bývá to zpravidla návnada pro sponzory. Ovšem pod zprávu z 24.

Počítač modeluje nestability ve fúzních plazmatech

Nestability plazmatu byly a jsou a budou velkou překážkou při udržení termojaderného plazmatu dobu dostatečně dlouhou pro fungování využitelné termojaderné fúze. Existuje řada počítačových programů – kódů, které dokáží simulovat chování plazmatu včetně rozvoje, průběhu nejrůznějších jeho nestabilit.

Proč si koupit elektrokolo?

Elektrokola zažívají poslední dobou obrovský boom. Oblibu získává tento dopravní prostředek doplněný o elektrický pohon zaslouženě. Na e-kolech snadněji a pohodlněji zdoláte náročnější terény a z jízdy se tak můžete radovat, ať je vaším cílem obchodní ...

Učit se, učit se, učit se – před 100 lety a po americku

V článku První světová válka, elektrotechnika a američtí vynálezci (https://www.3pol.cz/cz/rubriky/bez-zarazeni/2283-prvni-svetova-valka-elektrotechnika-a-americti-vynalezci) jsme si prohlíželi stránky starého (již dávno zaniklého) amerického měsíčníku The Electrical Experimenter z roku 1918.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail