Přečtěte si:  Pozvánka na odbornú konferenciu „Smart city v praxi ELO SYS 2019“




Pozvánky na akce


Stalo se

















Akumulace energie z OZE ve vodíku: ÚJV Řež představil podrobné výsledky projektu

16.10.2015 S unikátním českým pilotním projektem „Akumulace energie z OZE ve vodíku“, jehož hlavním nositelem je ÚJV Řež, jsme naše čtenáře již dříve seznámili v článku V Řeži pomáhají urychlit nástup „vodíkové“ ekonomiky. Na semináři „Vodík – energie budoucnosti“, pořádaném v říjnu 2015 Hospodářskou komorou ČR ve spolupráci s ÚJV Řež a Českou vodíkovou technologickou platformou (HyTEP), byly prezentovány některé další zajímavé podrobnosti.

Projekt „Akumulace energie z OZE ve vodíku“ byl realizován v letech 2010 – 13 s testovacím provozem v roce 2014. Cílem projektu bylo vyvinout, realizovat a optimalizovat systém pro akumulaci elektrické energie ze zdroje s proměnlivým výkonem. Jako obnovitelný zdroj energie byly zvoleny běžné fotovoltaické panely, které si řada lidí pořizuje například na rodinné domy. Jak probíhá výroba a spotřeba energie u takovéhoto systému, ukazuje názorně graf na obr. 1.

Obr. 1 Výroba a spotřeba energie u PV panelů (příklad) (ZVĚTŠIT OBRÁZEK)

Vyvinutý systém akumulace do vodíku kombinuje skladování nevyužité solární energie částečně v akumulátoru a částečně ve formě vodíku. Navržené řešení počítalo s tzv. ostrovním provozem domácnosti, tedy nezávisle na rozvodné síti. Jeho základní schéma ukazuje obr. 2.

Obr. 2 Obecné schéma zařízení (ZVĚTŠIT OBRÁZEK)

Při jeho instalaci byla použita dílčí zařízení, běžně dostupná na trhu:

•    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.

•    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.

•    Palivový článek Fronius Energy Cell 50F o výkonu 4 kWh pracuje se vstupním tlakem 5 – 15 bar a jako palivo využívá vodík 5.0.

•    Součástí systému jsou rovněž olověné gelové akumulátory o kapacitě 45 Ah (2,2 kWh).

Podrobné elektrotechnické schéma zařízení ukazuje obrázek č. 3.

Obr. 3 Podrobné elektrotechnické schéma zařízení (ZVĚTŠIT OBRÁZEK)

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.

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 akumulátory plně nabity, případně pokud 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.

Celkový průběh provozu zařízení z hlediska výroby elektřiny v PV panelech, ukládání elektřiny do vodíku, následné výroby elektřiny v palivových článcích a spotřeby ve fiktivní domácnosti ukazuje názorně graf na obr. 4.

Obr. 4 Grafické znázornění výsledků provozu (ZVĚTŠIT OBRÁZEK)

Během provozu byla dosažena následující úroveň účinnosti jednotlivých zařízení:

•    elektrolyzér: 63 %

•    palivový článek: 49 %

•    celkem systém: 31 %.

Celkové požadavky na akumulaci energie u tohoto systému za rok 2014 ukazuje následující tabulka.

Požadavky na akumulaci energie za rok 2014 

Dosavadní provoz ukazuje životaschopnost takového systému. Projekt „Akumulace energie z OZE ve vodíku“ se tak řadí bok po boku jiným úspěšným systémům v této výkonové kategorii v zahraničí, jako je například francouzský projekt MYRTE využívající rovněž fotovoltaický zdroj nebo britský Hydrogen Mini Grid pracující s větrnou energií.

Vývoj celého systému měl rozpočet cca 15 mil. Kč, z čehož cca 40 % bylo financováno z vlastních zdrojů ÚJV Řež. Partnerem této etapy projektu byla výše uvedená společnost Proton Energy – výrobce elektrolyzéru.

Projekt bude dále pokračovat s cílem získat rozsáhlejší a komplexnější data o spolehlivosti a životnosti jednotlivých součástí. Projekt sleduje i další možnosti provozního testování v oblasti konstrukce elektrolyzéru pro takovýto energetický systém nebo přeměny vyrobeného vodíku na metan a jeho vtláčení do plynové sítě.

Na zmíněném semináři „Vodík – energie budoucnosti“ byla problematika vodíkových technologií a jejich perspektiv prezentována velmi komplexně a racionálně, čehož jsou výsledky tohoto projektu názorným příkladem. Nebylo zapomenuto ani na projekt českého palivočlánkového autobusu TriHyBus mnohokrát zmiňovaný na našich stránkách i v naší studii E-mobilita v MHD, který má před sebou perspektivu dalšího pokračování. Seminář ukázal, že také v ČR se vodíkové technologie vydaly na cestu ze školních učeben a laboratoří na průmyslový trh, i když je zřejmé, že tato cesta nebude krátká ani jednoduchá.

redakce Proelektrotechniky.cz, s využitím podkladů ÚJV Řež, a.s.

Foto, obrázky a tabulka © ÚJV Řež, a. s.

Další informace: www.ujv.cz

Přečtěte si také:

Hydrogen Mini Grid: první kompaktní větrná vodíková plnicí stanice ve Velké Británii

6.10.2015 Palivočlánková elektromobilita je jednou z oblastí, které věnují významnou pozornost mj. západoevropské země, především Německo, Francie a Velká Británie. Významným příspěvkem k jejímu rozvoji v posledně jmenované zemi je projekt Hydrogen Mini Grid. Tento projekt představuje první vodíkovou veřejnou plnicí stanici konstruovanou jako kompaktní energetická jednotka zahrnující rovněž větrnou turbínu a elektrolyzér pro výrobu čistého vodíku. 


Projekt ene.field: více než 250 mikrokogeneračních jednotek ve zkušebním provozu

21.9.2015 Evropský projekt ene.field na podporu rozvoje palivočlánkové mikrokogenerace v Evropě, zaznamenal v září významný pokrok. Jak byla v září 2015 informována odborná veřejnost, čtvrtina z předpokládaného tisíce palivočlánkových mikrokogeneračních jednotek je v rámci tohoto projektu již ve zkušebním provozu v domácnostech v osmi různých zemích z celé Evropy. 

Toyota vyvinula palivočlánkový autobus a připravuje projekt „bezemisního vodíku“

17.9.2015 Japonská automobilka Toyota je jednou z předních světových firem, prosazujících palivočlánkovou elektromobilitu. Na konci roku 2014 na trh svůj sedan Toyota Mirai a své zkušenosti využila i u palivočlánkového autobusu, který vyvinula a vyrobila ve spolupráci se společností Hino Motors Ltd. Na konci července 2015 proběhly v Tokiu první provozní zkoušky prototypového vozidla. 


Projekt „Maritime Hydrogen Fuel Cell“: palivočlánková jednotka udrží zkazitelné zboží na lodích čerstvé

14.9.2015 Lodě převážející zkazitelné zboží v chladicích kontejnerech musí v přístavu často používat neekologické dieselové agregáty pro pohon chladicích zařízení. Projekt „Maritime Hydrogen Fuel Cell“, jehož zkušební provoz byl zahájen v srpnu 2015 v Honolulu, ukazuje, že tohoto účelu lze dosáhnout ekologicky a hospodárně i pomocí kompaktní, snadno přemístitelné palivočlánkové jednotky. 


Komunitní energetický projekt v Levenmouthu: Skotsko podporuje vodíkovou energetiku

18.8.2015 Skotsko je, s ohledem na své geografické a klimatické podmínky, region bohatý na větrnou energii. Není proto nijak s podivem, že se zde rychle rozvíjí také zájem o energetické systémy, které elektřinu z větrných zdrojů pomáhají ukládat do vodíku, dále používaného v palivových článcích. Jedním z rozvojových projektů tohoto druhu bude tzv. „Levenmouth Community Energy Project“ 


Palivočlánková kogenerace: FuelCell Energy a E.ON společně v Evropě

11.8.2015 Zatímco Evropa zkoumá a vyvíjí, Amerika prodává – a to i v Evropě. Tak by se dala s jistou nadsázkou charakterizovat situace v oblasti palivočlánkové kogenerace. Důkazem je i dohoda mezi americkým výrobcem palivočlánkových technologií FuelCell Energy a německou energetickou společností E.ON z konce července 2015 o společné nabídce palivočlánkových kogeneračních jednotek 


Energiepark Mainz: největší projekt „power-to-gas“ zahájil provoz

14.7.2015 Po roce výstavby byl na začátku července 2015 v německém Mainzu oficiálně zahájen provoz Energiepark Mainz, největšího zařízení pro výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů na světě. Cílem projektu je vývoj a testování zařízení tohoto typu, které umožňuje lépe pracovat s obnovitelnými zdroji energie v elektroenergetické síti. 


Trojitě generační zařízení: výroba vodíku, elektřiny a tepla ze zemního plynu nebo bioplynu

26.6.2015 Americký výrobce palivočlánkových technologií pro výrobu elektřiny a tepla, společnost FuelCell Energy, představil koncem května 2015 veřejnosti trojitě generační energetické zařízení s výkonem řádově v megawattech, které dokáže ze zemního plynu nebo bioplynu prakticky bez emisí vyrobit čistý vodík pro palivočlánková vozidla nebo jiné aplikace, spolu s teplem a elektřinou.  


Německo přizvalo Čechy k rozvoji vodíkových technologií. Do Česka přijdou inovace i investice

18.6.2015 Česká republika a Německo navázaly oficiální spolupráci v oboru vodíkových technologií a palivových článků. Jde o významný krok pro české výzkumné instituce i průmysl, jimž přinese přístup k pokročilým technologiím, spolupráci s německými firmami i investice z německého Národního inovačního programu. Česká republika je prvním z nových členských států EU, kterému byla spolupráce nabídnuta. 


Beacon Falls Energy Park: příprava největší palivočlánkové elektrárny na světě začala

18.5.2015 Konsorcium společností vedené výrobcem palivových článků Fuel Cell Energy Inc. ohlásilo začátkem května 2015 zahájení přípravy palivočlánkové elektrárny o celkovém instalovaném výkonu 63,3 MW v Beacon Falls v americkém státě Connecticut. Pokud bude tento projekt, prezentovaný pod názvem Beacon Falls Energy Park, vybudován podle plánu, stane se největší palivočlánkovou elektrárnou na světě. 


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. 


V Jižní Koreji vznikne plně komerční 50MW palivočlánková elektrárna

26.3.2015 V březnu 2015 podepsal britský průmyslový výrobce alkalických palivových článků AFC Energy plc formální dohodu o vývoji projektu (PDA) se dvěma jihokorejskými partnery: Samyoung Corporation a Changshin Chemical Co. na vybudování palivočlánkové elektrárny v jihokorejském Daesanu. 


Proton OnSite uvádí na trh komerční elektrolyzér

29.1.2015 Výroba vodíku pro palivočlánková vozidla pomocí elektrolýzy, o níž jsme se nedávno zmiňovali v článku Vodík pro palivočlánková vozidla: úskalí statistik a srovnávání, dostane od ledna 2015 účinné zařízení v podobě 1MW a 2MW komerčních elektrolyzérů řady M od amerického výrobce Proton OnSite, využívajících technologie protonvýměnné membrány (PEM)


Naše tipy



















Copyright © 2012 – 2019 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services