Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 195

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

Max Born - teoretik a filozof kvantové mechaniky

S obdobím rozkvětu atomové fyziky ve dvacátých letech minulého století na proslulé univerzitě v německém dolnosaském městě Göttingenu (Georg-August-Universität) je významně spjato jméno německo-britského matematika a fyzika židovského původu Maxe Borna, ...

Kufřík matematických záhad

Historie matematiky se klene přes celá tisíciletí, učí se ji a používají lidé na celé planetě. Nezabránil tomu ani Codex Justinianus, sbírka všech zákonů a nařízení východořímského císaře Justiciána I, podle kterého „Zavrženíhodné umění matematické jest zakázáno především“.

Studenti postavili trikoptéru připomínající vosu

Měří jen 40 centimetrů, ale rozhodně ji nepřehlédnete. Trikoptéru Elektra, kterou na českobudějovické Vysoké škole technické a ekonomické (VŠTE) postavili studenti Jan Večerek a Tomáš Szendrei, pohánějí tři opravdu velmi hlasité rotory.

Bohatá diagnostika tokamaku ITER

Jak se obsluha tokamaku dozví, co se děje uvnitř vakuové komory v plazmatu? Prostředníkem mezi plazmatem a obsluhou budou, jako v každém tokamaku, nejrůznější diagnostiky. Vyhodnocovací zařízení obsadilo celé levé křídlo Trojbudoví (Tokamak Complex).

Vodík jako palivo budoucnosti

Investice do vodíkových technologií v posledních letech rostou. Loni dosáhly v Evropě rekordních téměř 22 miliard korun a dál se zvyšují. Hlavním cílem je snížit cenu vodíku, což by souběžně s budováním infrastruktury mělo urychlit energetické využití vodíku především v dopravě.

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