Aktuální trend převádět výrobu elektrické energie z fosilních paliv na obnovitelné zdroje doprovází obava, zda změna nezpůsobí problémy v plynulosti dodávek elektřiny. Hlavní otázkou je, jak řešit akumulaci energie, aby se vyrovnala nestálá výroba energie na straně obnovitelných zdrojů a proměnný odběr na straně druhé. Řešením by mohl být vodík.
Skladování energie ve vodíku
Vodík je pro uložení elektrické energie poměrně vhodný. Celkem snadno se vyrobí i následně zužitkuje. Ostatně je to také důvodem, proč vznikají vodíková auta. U automobilů je trochu problém tankování vodíku a především pak jeho skladování v nádrži vozidla. Nádrž musí být velmi robustní, aby se zabránilo výbuchu při případné nehodě. Ale u stacionárních nádrží je takové riziko pochopitelně nižší.
Velké nádrže na vodík by tedy mohly posloužit pro uchování většího množství energie pro energetické účely. Vodík by se přitom získával ekologicky elektrolýzou, a to za pomoci energie z obnovitelných zdrojů. Následně může být skladován a být připraven pro rychlé nasazení v případě požadavku na zvýšení dodávek elektrické energie.
Zatímco ale u aut se elektrická energie z vodíku pro pohonné elektromotory přeměňuje pomocí palivových článků, pro energetické nasazení existuje účinnější možnost - plynová turbína. A to ideálně taková, která běžně spaluje zemní plyn, ale zvládne i příměs vodíku případně chod čistě na vodík. Díky tomu se může dosáhnout plynulého nasazení a zvyšuje se celková efektivita řešení.
Samozřejmě ale největší vrub na celkové efektivitě dělá elektrolýza, která si žádá mnoho energie a přitom se jí při výrobě vodíku dost zmaří. I tento proces se ale daří postupně vylepšovat. Stěžejní je, že dává ekonomický smysl řešení jako celek.
Nápad jde do praxe
Tolik teorie. Ovšem pozor, už nezůstalo jen u ní a tento koncept se už nasazuje do praxe. Předcházelo tomu jarní představení projektu Hyflexpower, se kterým přišel německý Siemens. Dokáže zajistit celý řetězec, a to včetně turbíny, která je schopna spalovat jak zemní plyn, tak vodík. Turbína se přitom nemusí vyrábět celá znovu, využít se dá stávající model SGT-400 pro spalování zemního plynu a provést na něm úpravy pro provoz na kombinované spalování vodíku.
Schema projektu Hyflexpower
Siemens už projekt Hyflexpower realizuje, a to v průmyslovém komplexu ve Saillat-sur-Vienne ve Francii. Místní plynová turbína o výkonu 12 MWe slouží k výrobě elektřiny a tepla, nyní však bude nahrazena o vylepšený model schopný spalovat i vodík. Ten se bude vyrábět elektrolýzou za pomoci elektrické energie z vlastních obnovitelných zdrojů. Vodík bude skladován a využíván dle potřeby.
Tímto způsobem se zajistí postupné snižování spotřeby zemního plynu a pozvolný přechod na obnovitelné zdroje energie. Provozovatel očekává, že mu řešení ve finále přinese nejen zlepšení ekologické bilance, ale i ekonomickou úsporu. Jedná se ovšem o pilotní projekt, jehož realizace je zatím poměrně drahá, konkrétně vyjde na 15,2 milionu eur. Dvě třetiny však zaplatí Evropská unie v rámci programu Horizon 2020.
A kdy to bude? V roce 2021 bude realizována část na výrobu a uskladnění vodíku, v roce 2022 dojde k nahrazení turbíny upgradovaným modelem a první spuštění běhu na kombinované spalování zemního plynu a vodíku.
V roce 2023 by mělo být vše doladěno tak, aby proběhla ukázka běhu čistě na vodík vyrobený z obnovitelných zdrojů. Na obnovitelné zdroje nepoběží továrna trvale, dokud nebude mít dostatek těchto zdrojů, ale pokud je postupně dobuduje, odpadne závislost na zemním plynu. Ten může zůstat jen v záloze. Turbína je totiž schopna provozu jak čistě na plyn, tak jen na vodík, případně libovolný poměr.
Upravená turbína Siemens SGT-400 pro kombinované spalování zemního plynu a vodíku
Přidávají se další
Siemens není jediný, který se nápadu ujal. Energetická divize japonského gigantu Mitsubishi nyní představila průmyslové sestavy Hydaptive a Hystore pro akumulaci vodíku k energetickým účelům právě pro naplnění stejného principu. Vyřeší výrobu a skladování vodíku při využití obnovitelných zdrojů elektrické energie.
Dá se toho využívat nejen u lokálních zdrojů jako v případě francouzské fabriky, ale jako obecné řešení akumulace energie v energetické síti. Zkrátka něco jako Dlouhé stráně, ale místo čerpání vody na seříznutý kopec se vyrobí vodík a nacpe do nádrží. Pokud se vše vejde do objektu stávajících plynových elektráren, dá se využívat kombinovaných turbín k plynulému náběhu a efektivnímu využívání energie z obnovitelných zdrojů podle toho, kolik jí zrovna je.
Samotný nápad s ukládkou energie do vodíku není nijak nový. V menším měřítku rodinného domu už jej vyzkoušeli také čeští odborníci ÚJV Řež před pěti lety, byť v trochu odlišeném případě využití. Každopádně je to pěkná ukázka možností využití ukládky energie do vodíku i v menším měřítku.
