Palivové články s tavenými uhlíkatými sloučeninami
pomohou efektivní výrobě vodíku
22.10.2020
V současné situaci, kdy je většina vodíku pro
palivočlánkové aplikace vyráběna pomocí tzv. parního
reformingu, se hledají stále nové způsoby jeho
ekologičtější výroby. Vedle elektrolýzy z obnovitelných zdrojů nebo
využití malých jaderných reaktorů je
další z možných cest využívání vysokoteplotních palivočlánkových
jednotek, které mají na vstupu zemní plyn nebo bioplyn. Americký
výrobce FuelCell Energy bude takovouto výrobu vodíku testovat ve známém
výzkumném středisku Idaho National Laboratories (INL). Odbornou
veřejnost o tom informoval na začátku října 2020.
Palivočlánkové jednotky od FuelCell Energy řady
SureSource dodávané ve škálovatelné výkonové řadě od 1,4 MW (viz foto
výše) do 3,7 MW používají palivové články typu MCFC. Jejich
elektrolytem jsou tavené uhlíkaté sloučeniny – tedy tavená směs
uhlíkatých solí rozpuštěná v porézní, chemicky inertní keramické
matrici. Protože jde o vysokoteplotní palivový článek, pracující při
teplotách 600 °C a vyšších, není nutno u jeho elektrod používat jako
katalyzátor vzácné kovy, což významně snižuje jeho pořizovací náklady.
Vstupním médiem je nejčastěji zemní plyn, případně
bioplyn, jejichž energetickou složkou je metan. Z něho při endotermní
reakci s vodní párou za vyšších teplot (tzv. reformováním) vzniká směs
CO a vodíku, ze kterého se dále elektrochemickou reakcí vyrábí
elektřina, podobně jako u palivových článků používajících jiné druhy
elektrolytů. Energetická účinnost tohoto typu palivočlánkových
energetických jednotek se pohybuje v rozmezí 43 – 47 %. Protože se zde
elektřina vyrábí z plynu elektrochemickou cestou, nikoli spalováním v
tepelných strojích (ať již jakýchkoliv), je takováto palivočlánková
energetická jednotka prakticky bezemisní – kromě redukce skleníkových
plynů neprodukuje téměř žádné oxidy síry, oxidy dusíku ani pevné
částice.
Tímto způsobem funguje tato zcela komerční
palivočlánková jednotka ve standardní konfiguraci. Lze ji ovšem
konfigurovat také tak, aby vyráběla více vodíku, než kolik jej
spotřebuje palivový článek pro výrobu elektřiny. Výsledkem je trojitě
generační jednotka vyrábějící elektřinu, teplo a vodík (viz foto).
Elektřina i vyrobené teplo přitom může napomoci například výrobě
bioplynu jakožto primárního vstupního média (viz obrázek níže). Tento
systém byl již zkoušen s palivočlánkovými jednotkami o výkonech 50 kW a
200 kW.
Podle FuelCell Energy je cena takto vyrobeného vodíku
srovnatelná s cenou benzínu, která je v USA nižší než v ČR (podle dostupných informací
zhruba odpovídá jednomu dolaru, tedy cca 23 Kč, za litr).
Pro testování v INL bude palivočlánková jednotka od
FuelCell Energy konstruována tak, aby mohla využívat také tepelnou
energii z vnějšího zdroje, a tím zvýšit celkovou energetickou účinnost
na hodnoty přesahující 90 %.
Po vývoji, výrobě a testování u výrobce bude tato
jednotka přemístěna do INL, kde bude podrobena přísnému testování. Dále
zde bude doplněna o odpadní teplo z jaderného reaktoru. Předpokládá se,
že tímto způsobem vzroste energetická účinnost výroby vodíku až ke 100
%.
Tento projekt vyzkouší synergii mezi komerčními,
výkonově škálovatelnými palivočlánkovými jednotkami a pokročilými
jadernými technologiemi při ekologické a zároveň ekonomické výrobě
vodíku.
Celý zkušební projekt bude financovaný částkou 8 mil.
amerických dolarů (více než 180 mil. Kč) z rozpočtů Úřadu pro
energetickou efektivnost a obnovitelné zdroje (Office of Energy
Efficiency and Renewable Energy) ve spolupráci s Úřadem pro jadernou
energii (Office of Nuclear Energy) v rámci amerického ministerstva
energetiky (DoE).
redakce
Proelektrotechniky.cz
Foto a
obrázek © FuelCell Energy
Další
informace zde
 Přečtěte si také:
 18.9.2020 Celkem
31 palivočlánkových vlaků Alstom
Coradia iLint se v současné době připravuje pro
provoz v německých spolkových zemích Dolní Sasko a Hessensko v převážně
rovinatém nebo mírně zvlněném terénu. O tyto vlaky projevil zájem také
rakouský národní železniční dopravce ÖBB. Od první dekády v září 2020
do konce listopadu téhož roku bude na zkoušku provozován na hornatých
regionálních tratích na jihu Rakouska. 
 11.9.2020 V
situaci, kdy plavidla poháněná spalovacími motory
představují významný zdroj znečištění vodních ploch a kdy zároveň
baterie nejsou až na výjimky dostatečným zdrojem energie pro jejich
elektrický pohon, představují palivové články slibnou příležitost pro
významné zekologičtění tohoto druhu dopravy. Po ojedinělých aplikacích
v říční plavbě nebo
na trajektech představil
kanadský dodavatel palivočlánkových jednotek Ballard začátkem září 2020
vůbec první komerční palivočlánkovou jednotku pro pohon lodí pod
produktovým označením FCwaveTM.
 31.8.2020 Region
německé metropole Kolín nad Rýnem rozvíjí už od roku 2011
palivočlánkové autobusy, které provozuje tamní regionální dopravce
Regionalverkehr Köln GmbH (RVK). Park palivočlánkových autobusů tohoto
dopravce je dnes největší v Evropě – činí celkem 37 vozidel. Široká
veřejnost s ním byla seznámena v srpnu 2020, těsně před jeho uvedením
do provozu v plném rozsahu, v areálu RVK v Meckenheimu nedaleko Kolína
nad Rýnem.
 21.8.2020 Mezinárodní
unie veřejné dopravy UITP ve spolupráci s projekty JIVE
a JIVE 2 vydala v červenci 2020 stručné shrnutí
nejnovějších zkušeností „Fuel cell buses: Best practices and
commercialisation approaches“, česky „Palivočlánkové autobusy:
osvědčené praxe a přístupy ke komercializaci“. Pro naše čtenáře z ní v
tomto článku vybíráme některé zajímavé poznatky.
 13.7.2020
Začátek července 2020 se stal významným milníkem v
evropské historii palivočlánkové elektromobility: Do Švýcarska bylo
dodáno prvních deset nákladních tahačů typu of XCIENT Fuel Cell od
společnosti Hyundai. Jde o vůbec první aplikaci palivočlánkové
elektromobility v evropské těžké nákladní dopravě.
 11.6.2020 Vídeňské
elektrické autobusy jsou pro české příznivce elektromobility spojovány
především s jednorázovým projektem
elektrických midibusů průběžně dobíjených pantografem z troleje.
Vídeňský městský dopravce Wiener Linien nicméně pro svůj rozvoj
elektrických autobusů uvažuje i s dalšími alternativami, palivočlánkové
autobusy nevyjímaje. Důkazem je testovací provoz palivočlánkového
autobusu od polského výrobce Solaris, který proběhne v prvních
červnových týdnech 2020.
 25.5.2020 Na
evropský
trh již brzy vstoupí zcela nový dodavatel palivočlánkových autobusů,
portugalská společnost CaetanoBus. Jak byla odborná veřejnost
informována v květnu 2020, během tohoto roku začne v německém městě
Niebüll na linkách dopravce Autokraft GmbH (dceřiné společnosti
Německých drah – DB) provoz dvou palivočlánkových autobusů od tohoto
výrobce. Oficiálně byl představen na veletrhu Busworld 2019.
 21.5.2020 Stacionární
palivočlánkové jednotky řady SureSource od amerického výrobce FuelCell
Energy, jehož projekty na našich stránkách průběžně sledujeme,
zaznamenaly v květnu 2020 důležitý milník: Od začátku svého fungování
na různých místech tří světových kontinentů (Amerika, Evropa a Asie)
vyrobily v součtu 10 mil. MWh energie.
 11.5.2020 Již
dříve avizovaná 4MW palivočlánková elektrárna ve více než 80tisícovém
městě Danbury v americkém státě Connecticut zahájila koncem dubna 2020
komerční provoz. Účinnost této elektrárny s palivovými články od
společnosti FuelCell Energy je srovnatelná a plynovými turbínami,
přitom neprodukuje prakticky žádné škodlivé emise.
 26.1.2015
V rámci připravované aktualizace studie „E-mobilita v
MHD“ se její
zpracovatelé zabývají mj. jednoduchým srovnáním elektrických pohonů pro
autobusy, mj. i z hlediska dopadu na životní prostředí. Jedním z
podkladů pro toto srovnání byla i publikovaná metodická pomůcka
„CIVITAS policy note: Smart choices for cities – Clean buses for your
city“, publikovaná v roce 2013 v rámci evropské iniciativy CIVITAS.
Zpracovatelé zde narazili na problém srovnatelnosti a interpretace dat
v souvislosti s palivočlánkovým pohonem.
 Palivové
články slouží k přímé přeměně chemické energie
na stejnosměrný elektrický proud.
Základem jsou elektrochemické
procesy. Při chemické reakci vstupních látek – paliva a
okysličovadla - se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii.
Nejčastějším palivem
je vodík
 Zde
je shrnutý význam základních pojmů týkajících se
energie, jejích zdrojů a šetrného využívání.
Zde
naleznete v přehledném seznamu popisy principů moderních technologií,
od baterií, LED, palivového či fotovoltaického článku přes
elektromobily, CBTC či kogeneraci až po větrnou, vodní a
jadernou
elektrárnu, ostrovní systémy či smart grid.
 Konference
„Elektrické
autobusy pro město“ se již od svého prvního běhu v říjnu
2013 vyprofilovala jako zcela ojedinělá prezentační a vzdělávací akce i
jako místo vzájemné výměny aktuálních zkušeností mezi profesionály z
elektrické osobní dopravy. Díky svému zaměření na konkrétní téma,
konkrétní prezentující a konkrétní publikum se tato konference stala
prostředkem přímé komunikace mezi výrobci elektrobusů a trolejbusů
(včetně jejich komponent a infrastruktury) a jejich provozovateli a
uživateli. V neposlední řadě zde hrají důležitou roli i zástupci
institucí, které rozhodují o financování této dopravy, nebo mají v
tomto ohledu aktuální a spolehlivé informace. Konference „Smart
city v praxi“ je zaměřena především na
ty zástupce měst a obcí a veřejných organizací, kteří se budou
rozhodovat o volbě konkrétních řešení od konkrétního dodavatele pro
definování a naplňování investičních projektů, jimiž je koncept smart
city v daném městě realizován.
Pozvánky
na tyto konference a zprávy z těchto a dalších konferencí naleznete zde.
|
