Přečtěte si:  Publikace Elektromobilita v praxi: Jak se zorientovat na poli elektromobility

V Řeži pomáhají urychlit nástup „vodíkové“ ekonomiky

30.3.2015 Odborníci z ÚJV Řež, a. s. (dříve Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.) dokončili první fázi testování pilotního zařízení na akumulaci energie pomocí vodíku. Ke klasickým střešním solárním panelům připojili skladovací systém kombinující olověné baterie a vodíkovou nádrž. Výsledky provozu jsou velmi povzbudivé: zařízení by dokázalo udržet průměrnou domácnost v běžném chodu až tři týdny.

Ve střední Evropě ojedinělý projekt uskutečnili ve společnosti ÚJV Řež v letech 2009 – 2013, s následným měřením výsledků v průběhu celého loňského roku. Cílem bylo vyvinout, realizovat a optimalizovat systém pro akumulaci elektrické energie ze zdroje s proměnlivým výkonem. Pracovníci výzkumu a vývoje z Řeže se rozhodli využít fotovoltaické panely, které si řada lidí pořizuje například na rodinné domy. Jimi vyvinutý systém kombinuje skladování nevyužité solární energie částečně v akumulátoru a částečně ve formě vodíku. Navržené řešení počítá s tzv. ostrovním provozem domácnosti, tedy nezávisle na rozvodné síti.

Výsledky

Měření z průběhu provozu pilotního zařízení ukázala, že navržený koncept funguje. Plně nabitý olověný akumulátor (2,2 kWh) společně s plnou vodíkovou zásobní nádrží (cca. 330 kWh, s 50% účinností zpětné přeměny) by i v případě naprosté tmy dokázaly udržet domácnost v běžném chodu po dobu 14 – 24 dní bez nutnosti napojit se do rozvodné sítě. „Potvrdilo se, jak důležité je celý systém dobře dimenzovat. Testování ukázalo, že energetická účinnost jednotlivých zařízení při výkonech nižších než cca 30 % jejich maximálního výkonu rapidně klesá. Doplnění systému o krátkodobé skladování energie v bateriích umožňuje provoz elektrolyzéru a palivového článku při optimálních výkonech, a tím dosažení vysoké účinnosti,“ říká Aleš Doucek, vedoucí oddělení vodíkových technologií ÚJV Řež, a. s. Při optimálním využití dosahovala celková účinnost akumulace energie 31 %.

Jak dál

ÚJV Řež bude pokračovat v dalším testování navrženého systému 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. Postupný pokles cen vodíkových technologií je patrný celosvětově (např. cena stacionárních palivových článků klesla od roku 2009 o více než 50 %). Výzkum v Řeži chce k tomuto vývoji rovněž přispět.

Kromě energetického využití lze navíc vodík uplatnit například v dopravě – auta na vodíkový pohon již nabízí řada výrobců (např. Toyota, Hyundai, Daimler, Honda).

V samotné Řeži by rádi testovali využití vodíku vyrobeného v návaznosti na obnovitelné zdroje k pohonu svého vodíkového autobusu TriHyBus (trojitě hybridní autobus poháněný vodíkem), vyvinutému zdejšími techniky roce 2009. Další možností, kterou se ÚJV Řež zabývá, je transformace vyrobeného vodíku na syntetický zemní plyn (reakce vodíku a oxidu uhličitého) a jeho vtláčení do plynárenské sítě.

Popis pilotního zařízení pro akumulaci energie ve vodíku

Fotovoltaickou elektrárnu využitou v pilotním zařízení tvoří 60 modulů Gloria Solar 230 W umístěných na střeše objektu jídelny ÚJV Řež. Střídače jsou výrobkem firmy SMA. Systém je vybaven potřebnou technologií pro sběr dat. Elektrárna se skládá ze dvou částí. Větší (7,36 kWp) slouží k napájení akumulátorů a elektrolyzéru, tj. na výrobu vodíku, který slouží k dlouhodobému uložení elektrické energie. Menší část (5,5 kWp) slouží k testování ukládání energie čistě pomocí olověných akumulátorů (krátkodobou zálohu energie). Funkci těchto systémů lze vhodně kombinovat tak, aby bylo zajištěno co nejefektivnější hospodaření s energií. Tlaková nádrž pro skladování vodíku pojme 10 kg a má maximální pracovní tlak 15 bar. Měření probíhala v průběhu roku 2014.

Schéma navrženého systému

Použitý elektrolyzér Hogen S40 využívá jako elektrolyt protonvýměnnou membránu. Výrobcem je americká společnost Proton Energy. Maximální produkované množství vodíku je 1,05 m³(N)/hod, což odpovídá 2,27 kg/den. Čistota produkovaného vodíku je 99,99995%, obsah vlhkosti odpovídá rosnému bodu při teplotě –65 °C. Maximální výstupní přetlak vodíku je 13,8 bar. Deklarovaná spotřeba elektrické energie je 6,7 kWh/m³(N), což odpovídá asi 53% účinnosti elektrolýzy. Palivový článek o výkonu 4 kWh pracuje se vstupním tlakem 5 – 15 bar a jako palivo využívá vodík 5.0. Jeho účinnost se pohybuje kolem 47 %.

Parametry jednotlivých částí navrženého systému:

Fotovoltaické panely – špičkový výkon: 7,36 kWp (celkem 13,8 kWp)

Olověné gelové akumulátory – kapacita: 45 Ah (2,2 kWh)

Elektrolyzér PEM – max. příkon: 6,7 kW

Palivový článek PEM – max. elektrický výkon: 4 kW

Vodíková zásobní nádrž – využitelná hmotnost: 10 kg (při 5 – 15 bar)

V případě, že je vyráběné množství elektrické energie větší než aktuální spotřeba simulované domácnosti, je přebytečný výkon fotovoltaické elektrárny ukládán v olověných akumulátorech. Pokud jsou tyto plně nabity, nebo výkon, který je potřeba uložit, překračuje maximální nabíjecí proud, je přebytečný výkon využíván v elektrolyzéru k výrobě vodíku. Vodík je následně skladován v tlakové nádrži s maximálním pracovním tlakem 15 bar. V období, kdy okamžitá spotřeba domácnosti je vyšší než výkon fotovoltaického systému, je krátkodobě potřeba pokryta z akumulátorů, v případě delšího nedostatku je skladovaný vodík zpětně přeměňován na elektrickou energii v palivovém článku.

ÚJV Řež

Foto a obrázek © ÚJV Řež

www.ujv.cz

Fotovoltaické panely na střeše jídelny

Vodíková stanice

Již 60 let, od svého založení v roce 1955, se ÚJV Řež, a. s., jak v České republice, tak v rámci mezinárodních kontraktů zaměřuje na inženýrskou, projekční, analytickou a vědeckou podporu při provozu i nové výstavbě klasických a jaderných energetických zařízení.

Společnost nabízí komplexní a systémové služby zejména v oblasti využití jaderné energie i zdrojů ionizujícího záření, výzkumu a sledování stavu materiálů, koncepčních či prováděcích projektů, nakládání s radioaktivními i neradioaktivními odpady. Specializuje se na vývoj a výrobu radiofarmak. Za 60 let své existence se stal odbornou autoritou a propagátorem v oblasti jaderné energetiky a využití ionizujícího záření.

ÚJV Řež je vedoucí společností Skupiny ÚJV, ve které jsou špičková pracoviště a instituce mezinárodního dosahu: Centrum výzkumu Řež, s.r.o., Ústav aplikované mechaniky Brno s.r.o., Výzkumný a zkušební ústav Plzeň s.r.o. a EGP Invest, spol. s r.o. v Uherském Brodě.

Přečtěte si také:

Power-Up: německá 500kW palivočlánková elektrárna v přípravě

12.9.2014 Jak v srpnu 2014 informovala Evropská vodíková asociace (EHA), připravuje se v Německém městě Stade palivočlánková elektrárna o elektrickém výkonu 500 kW, využívající alkalický palivový článek. Palivem je vodík o čistotě >99 %, který vzniká jako odpadní produkt v nedalekém chemickém komplexu společnosti Dow Chemicals a dále je přečišťován v plynárenském závodě firmy Air Products ve Stade. V jistém směru tedy jde o využívání průmyslového odpadu pro energetické účely lokálně zcela bezemisním způsobem. 

IESO: smart grid v kanadské provincii Ontario získá vodíkový zásobník energie

5.8.2014 Jak byla v červenci 2014 informována odborná veřejnost, systém „smart grid“ v kanadské priovincii Ontario získá nový zásobník energie. Bude jím vodíková technologie typu „power-to-gas“ od Hydrogenics s PEM elektrolyzérem o výkonu 2 MW, vybudovaná v torontské aglomeraci. Zadavatelem je společnosti Independent Electricity System Operator (IESO) – regulátor přenosové soustavy a zároveň operátor trhu s elektřinou v Ontariu. 

MYRTE: elektrolýza pomáhá efektivnosti fotovoltaických zdrojů

1.7.2014 Testovací platforma MYRTE, vybavená vodíkovou energetickou jednotkou Greenergy Box™ od společnosti Areva, funguje v Korsické univerzitě ve Francii již od roku 2013. Přebytečnou elektrickou energii z fotovoltaických zdrojů tato jednotka ukládá do zásob vodíku, odkud ji v době menšího slunečního svitu pomocí palivového článku mění zpět na elektřinu. Jak byla v květnu 2014 informována světová odborná veřejnost, provoz této energetické jednotky je velmi úspěšný a významně zefektivňuje fungování fotovoltaiky. 

Vitovalor 300-P: palivočlánková mikrokogenerační jednotka pro obytné domy na evropském trhu

15.5.2014 Jak jsme psali v našem článku První palivočlánková mikrokogenerace pro domácnosti v Evropě, byla v dubnu 2014 německým výrobcem tepelné techniky Viessmann uvedena na německý trh první palivočlánková mikrokogenerační jednotka, určená pro běžné spotřebitele. Tento produkt s obchodním jménem Vitovalor 300-P používá palivové články japonského výrobce Panasonic. 

Univerzita v Bridgeportu má vlastní palivočlánkovou kogeneraci

9.5.2014 Město Bridgeport v americkém státě Connecticut bude mít již druhý palivočlánkový energetický zdroj. Po Brigeportském palivočlánkovém parku bude v areálu University of Bridgeport instalována 1,4MW palivočlánková kogenerační jednotka. Na začátku května 2014 to oznámil její dodavatel, společnost FuelCell Energy 

První palivočlánkový autobus dorazil do Aberdeenu

25.3.2014 Do skotského Aberdeenu byl v polovině března 2014 dodán první z parku deseti palivočlánkových autobusů od belgického výrobce Van Hool. Během následujících týdnů by k němu mělo přibýt i ostatních devět vozidel. Projekt vodíkových autobusů v Aberdeenu (Aberdeen Hydrogen Bus Project) se tak zařadí k jednomu z největších demonstračních projektů tohoto druhu v Evropě. 

Jižní Korea má největší palivočlánkový park na světě

11.3.2014 V polovině února 2014 byl v jihokorejském městě Hwasung zprovozněn největší palivočlánkový park na světě – Gyeonggi Green Energy. Tento park má celkový instalovaný výkon 59 MW. Rozkládá se na ploše cca 2 hektary a sestává z 21 palivočlánkových jednotek DFC3000^® od amerického výrobce FuelCell Energy Inc., každá o výkonu 2,8 MW. Kromě plynulé dodávky elektřiny dodává tento park také teplo pro dálkové vytápění. 

Serenergy H3 5000: metanolový palivový článek pro záložní zdroje energie

28.1.2014 O metanolových palivových článcích od dánského výrobce Serenergy jsme již psali v souvislosti s metanolovými palivočlánkovými automobily. Serenergy nyní uvádí na trh nový metanolový palivový článek řady H3 500, tentokrát k využití jako záložní nebo doplňkový zdroj energie, zejména v kombinaci s obnovitelnými zdroji.  

Bridgeport FC Park: nový palivočlánkový park v USA

14.1.2014 Americký výrobce průmyslových palivových článků FuelCell Energy, Inc., o němž jsme psali v souvislosti s palivočlánkovou kogenerací v nemocnici Hartford ve státě Connecticut, dokončil na samém konci roku 2013 dodávku „na klíč“ palivočlánkového parku, tedy komplexu palivočlánkových elektráren, pro jeho provozovatele, energetickou společnost Dominion. 

Vitovalor 300-P: palivočlánková mikrokogenerační jednotka pro obytné domy na evropském trhu

15.5.2014 Jak jsme psali v našem článku První palivočlánková mikrokogenerace pro domácnosti v Evropě, byla v dubnu 2014 německým výrobcem tepelné techniky Viessmann uvedena na německý trh první palivočlánková mikrokogenerační jednotka, určená pro běžné spotřebitele. Tento produkt s obchodním jménem Vitovalor 300-P používá palivové články japonského výrobce Panasonic. 

Osvětlovací věž s palivovými články

14.2.2013 Britský výrobce Youngman představil 11. února 2013 zcela inovační přístup k pojízdné osvětlovací technice: pojízdnou osvětlovací věž Ecolite-H2, vybavenou LED svítidly, pro něž elektřinu vyrábí palivový článek. 

Copyright © 2012 – 2024 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services