Projekt DESS2020+: výzkum pro ostrovní systém
elektrické energie z vodíku
 27.9.2016
Decentralizace energetických zdrojů pro místní
spotřebu
v domácnostech spolu s využíváním obnovitelných zdrojů energie je stále
aktuální téma. Příkladem je i německý projekt DESS2020+(District Energy
Storage and Supply System 2020+), který byl odborné veřejnosti
představen začátkem září 2016.
Cílem projektu je vytvořit uzavřený, tedy ostrovní,
energetický systém pro obytné oblasti, pokrývající cca 100 domácností.
S jeho využitím by byla v místě vyráběna energie z obnovitelných zdrojů
a v místě rovněž skladována a spotřebována.
Jako nosič energie vyhovující těmto požadavkům byl
zvolen vodík. V porovnání s bateriovými zdroji se v daném měřítku jeví
jako efektivnější než využívání obnovitelných zdrojů v kombinaci s
bateriovými zásobníky energie.
Energetická soustava bude sestávat ze tří hlavních částí
(viz obrázek níže):
• elektrolyzér s
protonvýměnnou membránu (PEM) poháněný elektřinou z obnovitelných
zdrojů, například solárních,
• palivočlánkový zdroj s
pevnými oxidy (SOFC) pro výrobu elektrické energie z vodíku a pro ohřev
vody,
• několik zásobníků vodíku. 
Palivové články typu SOFC mají energetickou účinnost 35
– 43 %. Jako elektrolyt slouží různé keramické sloučeniny, například
sloučeniny zirkonu a ytria nebo skandia. Protože pracují při vysokých
teplotách (cca 500 – 1000°C), lze jejich teplo využít také pro vytápění
a jako zdroj teplé vody pro domácnosti. Díky těmto vysokým teplotám
také nepotřebují ke svému fungování drahou platinu jako katalyzátor,
což příznivě ovlivňuje jejich cenu. Vysoké provozní teploty
pochopitelně vyžadují delší náběhové časy, proto se tyto palivové
články uplatní zejména tam, kde mohou být setrvale v provozu, jako
třeba právě v tomto případě.
Další výhodou tohoto typu palivových článků pro tento
účel je, že v případě potřeby mohou jako vstupní médium používat nejen
vodík, ale také např. zemní plyn.
Předpokládá se, že vyrobený vodík bude sloužit rovněž
jako zdroj energie pro palivočlánkové automobily. Zde bude třeba
vyřešit technický problém: Zatímco vodík zásobující energií obytné
budovy má tlak 5 MPa, pro pohon vozidel bude třeba jej stlačit na cca
80 MPa (nádrže vodíku pro palivočlánkové automobily standardně
používají tlak 70 MPa). K tomuto účelu se zkoumá využití vhodného
nízkoúdržbového elektrochemického kompresoru.
Elektrochemický kompresor vodíku lze přirovnat k
elektrolyzéru s protonvýměnnou membránou (PEM). Zde se však nerozkládá
voda na kyslík a vodík, nýbrž vodík o nízkém tlaku je přiváděn na
anodu, protony prostupují membránou a hromadí se na katodě, kde se opět
slučují s elektrony procházejícími elektrickým obvodem na atomy vodíku,
ovšem o vyšším tlaku. Takovéto jednotky jsou zapojeny do série, která
postupně zvyšuje tlak vodíku. Takto lze stlačit vodík na více než 70
MPa při účinnosti přes 80 %.
Členové projektového týmu jsou firma Robert Bosch GmbH
jako koordinátor a dále výzkumná instituce Fraunhofer Institute for
Solar Energy Systems ISE a německé Spolkové ministerstvo hospodářství a
energetiky (BMWi). Projekt poběží do října 2018.
Projekt je součástí tzv. šestého programu energetického
výzkumu (BMWi) nazvaného „Výzkum pro ekologickou, spolehlivou a
dostupnou dodávku energie“.
redakce
Proelektrotechniky.cz
Ilustrační
foto © archiv redakce Proelektrotechniky.cz
Obrázek ©
Robert Bosch GmbH
Další informace zde
 Přečtěte
si také:
 21.9.2016 Stacionární palivočlánkové zdroje se rozvíjejí v podobě
mikrokogenerace i
v megawattovém měřítku. Americký výrobce FuelCell Energy, jeden z
nejvýznamnějších dodavatelů na tomto trhu, oznámil v září 2016 vývoj a
vybudování takovéto palivočlánkové elektrárny ve městě Danbury v
americkém státě Connecticut. 
 12.7.2016 Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii
(International Renewable Energy Agency – IRENA), mezivládní organizace
pro podporu využívání obnovitelných zdrojů energie, jejímž členem je i
Česká republika, vydala v červnu 2016 svoji nejnovější zprávu. Tato
zpráva obsahuje některé zajímavé prognózy.
 21.6.2016
Palivočlánkové automobily používající palivové
články s
protonvýměnnou membránou a jako palivo čistý vodík (například Hyundai
ix-35, Toyota
Mirai nebo
Honda Clarity FCV)
jsou dnes na
cestě ke komercializaci. Jejich hlavním problémem je však nedostatečně
rozvinutá vodíková infrastruktura. Japonská automobilka Nissan, světový
leader na trhu s bateriovými
elektromobily, se proto
rozhodla využít jako zdroj vodíku surovinu mnohem dostupnější: etanol,
resp. bioetanol, z něhož se vodík vyrobí ve vozidle chemickou reakcí.
 8.6.2016 Kromě palivočlánkového parku Gyeonggi Green Energy, prozatím
největšího na světě, se v Jižní Koreji rozvíjí palivočlánková
energetika v megawattovém rozsahu i v dalších energetických zařízeních.
Těch je nyní v zemi více než dvacet a jejich celkový výkon přesahuje
150 MW. Jak byla v květnu 2016 informována odborná veřejnost,
nejnovějším z nich bude 20MW palivočlánkový park v hlavním městě Soulu
 30.3.2016 Po rekordní účinnosti křemíkového krystalického
fotovoltaického článku, jehož
společnost Panasonic dosáhla na jaře roku 2014, nyní tato společnost
avizuje také překonání rekordní účinnosti celého fotovoltaického (PV)
modulu. Na úrovni výzkumu bylo v polovině ledna 2016 dosaženo účinnosti
modulu 23,8 %. Byl tím překonán předchozí rekord amerického výrobce
SunPower z listopadu 2015, který činil 22,8 %.
 15.3.2016 Projekty využívající ukládání energie z obnovitelných
zdrojů do vodíku s následnou výrobou elektřiny v palivových článcích
zaznamenaly důležitý milník v podobě nového obytného komplexu Phi Suea
House v thajském městě Chiang Mai, jehož energetické hospodářství
pracuje plně v ostrovním režimu a kombinuje fotovoltaické zdroje,
elektrolyzér, zásobník energie a palivové články. Jde o největší
projekt tohoto druhu na světě. Světová odborná veřejnost byla s tímto
projektem seznámena v únoru 2016.
 11.2.2016 Palivočlánková
elektrárna v německém městě Stade je v přípravě
od roku 2014. Na konci ledna 2016 byla tato elektrárna, využívající
jako zdroj energie alkalické palivové články, oficiálně uvedena do
provozu. Přitom dosáhla významných provozních výsledků a bylo získáno
množství potřebných dat pro další zdokonalování systému.
 8.2.2016 Ve druhé polovině ledna 2016 byla v Paříži při
závěrečném slavnostním setkání v Paříži uzavřena demonstrační fáze
evropského programu Grid4EU, zaměřeného na podporu rozvoje
energetických sítí typu smart grid. Jedním z
demonstračních projektů v rámci Grid4EU je i Smart region Vrchlabí,
který je zde označen jako Demo 5.
 13.1.2016
Palivočlánkové kogenerační jednotky megawattové řady
nabývají stále více na zajímavosti nejen v administrativě a veřejných
službách, ale také v průmyslu. Důkazem toho je i připravovaná
palivočlánková kogenerační jednotka, která bude instalována ve
160hektarovém výzkumném a vývojovém areálu globální farmaceutické
společnosti Pfizer v Grotonu v americkém státě Connecticut. Jejím
dodavatelem je americký výrobce FuelCell Energy, který o tom začátkem
ledna 2016 informoval světovou odbornou veřejnost.
 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.
 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
 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.
 18.12.2014
Berlínský kancelářský komplex německého Spolkového
ministerstva pro vzdělávání a výzkum (BMBF) uvede do provozu
palivočlánkovou kogenerační jednotku. Jejím dodavatelem bude FuelCell
Energy Solutions GmbH, dceřiná společnost amerického výrobce
palivočlánkových technologií FuelCell Energy.
|
