Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vývoj směřuje k posilování energetické samostatnosti spotřebitelů. V budoucnu přináší řešení právě propojení fotovoltaiky a vodíkové baterie, která by dokázala zásobovat domácnost až tři týdny i za nevlídného počasí. Nyní ho vyvíjejí a testují odborníci společnosti ÚJV Řež ze Skupiny ČEZ.
Využívání elektřiny ze Slunce je vnímáno jako ekologické a vzhledem k zlevňování výroby panelů čím dál tím levnější. Fotovoltaické panely na střechách jí však nemusí vyrábět zrovna, když potřebujeme. To je dáno přírodními zákony. „Solární panely zažívají svůj energetický vrchol kolem poledne, zatímco nejvyšší spotřeba domácností je až ve večerních hodinách. A tady by mohly nastoupit naše vodíkové zásobníky. V čase přebytku elektřiny se zásobník naplní a domácnost jí pak může využívat v případě potřeby, a to i dlouhodobě za nepříznivého počasí,“ vysvětluje výzkumný záměr Karel Křížek, předseda představenstva a CEO ÚJV Řež, a. s.
Vodík má budoucnost
Pro praktické vyzkoušení nainstalovali na střechu v Řeži fotovoltaické panely, k nimž byl později doplněn objekt pro akumulaci energie s elektrolyzérem, zásobníkem stlačeného vodíku a palivovým článkem. Jak to funguje, upřesňuje Aleš Doucek, vedoucí oddělení Vodíkové technologie ÚJV Řež: „Elektrolyzér v době slunečního svitu ukládá elektřinu tak, že vyrobí vodík a uskladní ho do zásobníku. V době zvýšené poptávky po elektřině a nedostatku slunečního svitu se pak může tento vodík zpětně použít k výrobě elektřiny“. Dosavadní výsledky ukazují, že plná vodíková nádrž (cca 150 kWh využitelné energie) by i v případě naprosté tmy dokázala udržet domácnost v běžném chodu až tři týdny bez nutnosti napojit se do rozvodné sítě. „Naše měření prokázala, že účinnost přeměny elektřiny na vodík a zpět na elektřinu přesahuje i 30 %, což v tuto chvíli pro účely dlouhodobého skladování nedokáže žádný jiný systém,“ upozorňuje Aleš Doucek, čím je tento projekt unikátní.
Ve srovnání vodík vítězí
Přečerpávací elektrárny mají sice vyšší účinnost, ale jsou důležité zejména pro denní řízení výkyvů v síti a neslouží tedy k dlouhodobé akumulaci energie. A abychom uskladnili stejné množství energie do olověné baterie, potřebovali bychom jich zhruba 200 o celkové váze přibližně 5 tun. Klasické baterie navíc v tuto chvíli ve vývoji ustrnuly a nemají už žádný potenciál na zlevnění jako právě ty vodíkové. S otazníkem je konkurenceschopnost lithium-iontových baterií, jejichž cena postupně klesá. „Věříme, že náš systém akumulace energie ve vodíku má budoucnost. V případě využití vysokotlakých nádob lze skladovací nádrž zmenšit do velikosti svazku klasických plynových lahví. Kapacitu lze navíc flexibilně a levně navyšovat sériovým zapojením více nádob,“ dodává Aleš Doucek.
Přitom trend k decentralizaci je zřejmý. Jen Německo instaluje fotovoltaická zařízení tempem 5,5 GW ročně, z toho 60 % na střechách. Cena solárních panelů klesla za poslední 5 let o více než 60 %. Napojení na vodíkovou baterii by pak znamenalo větší míru nezávislosti na rozvodné síti.
Skupina ČEZ na současný trend k více zelené a decentralizované energetice reagovala založením společnosti ČEZ ESCO, která bude firemním zákazníkům nabízet energetická řešení na míru, včetně například dodání, instalace a údržby fotovoltaických panelů. ÚJV Řež proto bude pokračovat v dalším testování systému propojení fotovoltaiky s vodíkovou baterií za účelem získání komplexnějších dat o spolehlivosti a životnosti jeho jednotlivých součástí. V Řeži souběžně probíhá vývoj alkalického elektrolyzéru, který by se měl vyznačovat nižšími investičními náklady než doposud používaný elektrolyzér typu PEM. V případě budoucí sériové výroby budou náklady na systém akumulace energie ve vodíku nadále klesat.
Jak to funguje v Řeži
Na střeše bylo umístěno 60 fotovoltaických panelů o rozměrech 1652 × 992 mm a celkovém výkonu cca 13 kWp, k nimž byl v roce 2013 doplněn objekt pro akumulaci energie s elektrolyzérem, zásobníkem stlačeného vodíku a palivovým článkem. Zařízení vyrábí elektřinu pro pokrytí potřeb simulované domácnosti. Jakmile je vyráběné množství elektrické energie větší než aktuální spotřeba domácnosti, je přebytečný výkon ukládán v bateriích. Pokud jsou tyto plně nabity, je přebytečný výkon využíván k výrobě vodíku v elektrolyzéru. Vodík je následně skladován v tlakové nádrži s maximálním pracovním tlakem 15 bar. V období, kdy okamžitá spotřeba domácnosti je vyšší než výkon solární elektrárny, je krátkodobě potřeba pokryta z akumulátorů. V případě delšího nedostatku je skladovaný vodík zpětně přeměňován na elektrickou energii v palivovém článku.
