zpět na výpis
#dekarbonizace  #elektřina  #emise  #Mišák  #Veolia Energie  #vodík  #VŠB-TUO 

Morava novým centrem dekarbonizace. Veolia Energie a VŠB-TUO startují výrobu zeleného vodíku

3. 6. 2022

Warning: A non-numeric value encountered in /home/www/ecoista/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 343

Warning: A non-numeric value encountered in /home/www/ecoista/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 351

Warning: A non-numeric value encountered in /home/www/ecoista/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 353

Vodík má několik odstínů podle toho, z jak čistých energií se vyrábí – od černého až po ten zelený, nejvíce ekologický. Vyrábí se pomocí energie z biomasy a dalších obnovitelných zdrojů s minimem emisí. A právě na zelený vodík se zaměřuje společný projekt Veolia Energie ČR a Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO). Součástí spolupráce je i výroba zeleného vodíku v teplárnách Veolia v Krnově a Frýdku-Místku. „Pomocí jednoho megawattového elektrolyzéru bychom denně vyrobili vodík pro pět vodíkových vlaků,“ říká Stanislav Mišák, profesor na VŠB-TUO a ředitel Centra energetických a environmentálních technologií (CEET), který na projektu spolupracuje.

 

Jak bude výroba vodíku v teplárenských komplexech Veolia vypadat?

Zjednodušeně můžeme říci, že celý proces funguje na tepelné přeměně biomasy, většinou ve formě dřevní štěpky, která se spaluje. Pára ze spalování se využívá k výrobě elektrické energie a teplo k vytápění. Vyrobená elektřina se následně používá jako vstupní produkt do elektrolyzéru, v němž probíhá chemická reakce. Výstupem jsou pak molekuly vodíku a kyslíku v plynném skupenství.

Takže vaším produktem budou bomby plné vodíku?

Výsledným produktem bude molekulární vodík uložený pod určitým tlakem v zásobnících.

Jaký je rozdíl mezi výrobou vašeho zeleného vodíku z biomasy a běžného vodíku?

Takzvaný zelený vodík se vyrábí pomocí chemického rozkladu s využitím elektrolyzéru, přičemž na jeho vstupu je elektrická energie získaná ideálně z obnovitelných zdrojů. Jde tedy z hlediska emisí o ekologickou výrobu. Na druhém protipólu je takzvaný černý vodík, který se v současnosti vyrábí z fosilních paliv, nejčastěji uhlí. Nejvíce rozšířená je však nyní výroba takzvaného šedého vodíku, který vzniká pomocí parního reformingu zemního plynu. Návaznou variantou, která vychází z tohoto způsobu výroby, je modrý vodík, kde se navíc proti předchozímu zachytává a ukládá oxid uhličitý, a jde tedy o emisně lepší způsob. Spolu se šedým vodíkem tvoří modrý vodík hlavní podíl výroby v České republice. Bleděmodrý vodík se zase dá získat i termochemickou konverzí odpadů s využitím pyrolýzy a popřípadě zplyňováním. Tahle varianta není tolik rozšířena, ale je výhodná pro země, kde nejsou tak vhodné klimatické podmínky pro další rozšiřování obnovitelných zdrojů, a navíc v nich řeší problém, co s odpady.

 

 

Položím možná trochu provokativní otázku: pokud stejně musíme nejprve vyrobit elektřinu a s její pomocí dále vyrobit vodík, proč bychom neměli využívat jenom tu elektřinu? Proč se vůbec máme vodíkem zabývat?

To je naprosto logická otázka. Ano, z hlediska účinnosti není tento proces získání vodíku zcela optimální, nicméně v průmyslu, kde se využívá nejvíc, ať už v chemickém či ocelářském, je jeho role nezastupitelná. Další využití vodíku je v balancování energie v energetických soustavách pro zajištění rovnováhy mezi poptávkou a výrobou elektrické, případně tepelné energie. V tomto případě se využívá vodík pro sezónní akumulaci, vyrovnává převážně výrobu z obnovitelných zdrojů, která je velmi stochastická (proměnlivá, pozn. red.) a hůře se předpovídá. Tahle proměnlivá výroba z obnovitelných zdrojů se v současnosti vyrovnává využitím zdrojů na bázi fosilních paliv, což je samozřejmě neekologický způsob s velkou zátěží na životní prostředí. V neposlední řadě nesmíme zapomenout na využití vodíkových technologií v dopravě, a to především vlakové, popřípadě nákladní. S ohledem na mnohem menší hmotnost hnacích souprav, které mají větší dojezd a kratší tankování, jsou vodíkové vlaky mnohem lepší variantou v porovnání s pohony na čistě bateriové systémy.

Od konce loňského roku spolupracujete na výrobě vodíku s firmou Veolia Energie. Kolik vodíku dokážete vyrobit, až se výroba rozjede?

V testovací fázi uvažujeme o instalaci nejprve elektrolyzéru o výkonu 1MW, následně o rozšíření až na 3 megawatty, přičemž denní produkce elektrolyzéru 1MW se pohybuje kolem 450 kilogramů vodíku. Tedy za rok by to bylo 164 tisíc kilogramů vodíku. Pro představu: průměrná kapacita nádrže jednoho osobního automobilu je šest kilogramů vodíku, tedy jednalo by se o naplnění zhruba 75 vodíkových vozů denně. Pokud bychom se bavili o využití vodíku pro městskou hromadnou dopravu, tak v případě autobusů bychom jich naplnili zhruba 12 až 14 podle kapacity jejich nádrží. Mimo autobusovou dopravu bychom rádi vytvořili kapacitu vodíku pro vlakovou dopravu, kde v případě prvotní instalace prvního elektrolyzéru 1 MW bychom byli schopni denně naplnit pět vodíkových vlaků.

Budete muset kvůli výrobě vodíku nějak navyšovat množství biomasy, které se v teplárně musí spálit?

Teplárna je již nastavena na určité množství biomasy pro její obvyklý provoz a kvůli výrobě vodíku není nutné v tuto chvíli měnit množství vstupní biomasy.

Jak vám s tím vším pomáhá Veolia?

Při každém inovativním energetickém projektu je třeba mít fungující ekosystém sestávající se z průmyslového partnera, zástupce veřejné či státní správy a výzkumné organizace. Partnerem za veřejnou správu je v našem případě Moravskoslezský kraj, který je hlavním zadavatelem. Jeho vedení jde cestou podpory nízkouhlíkových technologií a obecně dekarbonizací regionu. Výzkumnou organizací je náš tým odborníků a partnerem z průmyslu je Veolia, která má transformaci energetiky směrem k nízkouhlíkovým technologiím ve své strategii. Tedy spolupracujeme na vývoji technologií a Veolia nám je pomáhá uvádět do provozu. Je pro nás strategickým partnerem dlouhodobě, už v minulosti jsme ve spolupráci s Veolia řešili využití tuhých alternativních paliv jako náhrady za fosilní paliva.

Kdy vyprodukujete vaši první vodíkovou láhev?

V teplárnách Krnov a Frýdek-Místek se uvažuje v případě 1megawattového elektrolyzéru se zahájením provozu  na konci roku 2026. Byl by to pilotní provoz. Ostrý provoz s navýšením na tři megawatty by začínal v polovině roku 2028. V roce 2029 bychom chtěli zahájit ostrý provoz autobusů poháněných vodíkem vyrobeným v rámci tohoto projektu a když se všechno bude dařit, na konci roku 2028 bychom mohli spustit i ostrý provoz vlakových souprav na vodík. Rád bych zdůraznil, že Veolia je pro nás strategickým partnerem také pod hlavičkou Národního centra pro energetiku, v rámci něhož sdružujeme v tuto chvíli 24 partnerů z oblasti výzkumných organizací i firem. Veolia má v tomto konsorciu na starost problematiku teplárenství, a to především využití alternativních paliv. A je také významným partnerem v novém, navazujícím projektu, který jsme společně připravili a podali na začátku dubna pod jménem Národní centrum pro energetiku II. Nyní je tento projekt ve schvalovacím procesu, ale doufáme, že bude podpořen a pomůže nám myšlenky dekarbonizace rozvést v dlouhodobém scénáři až do roku 2028.

 

 

Pokud vím, v České republice žádné vodíkové vlaky zatím nejezdí. Ale Správa železnic již vytipovává konkrétní tratě, kde by jezdit mohly.

Ano, Správa železnic je v tomto smyslu velmi aktivní, protože v tuto chvíli provádí velmi detailní pasportizaci jednotlivých tratí, kde by bylo možné provést elektrifikaci tratí tam, kde jsou stále provozované dieselové lokomotivy a nahradit je vlaky využívající bateriové systémy, vodíkové technologie, či provést standardní elektrifikaci nadzemním trakčním vedením. Pro vodík jsou úvahách například vytipované tratě Jesenické magistrály, což je trať Olomouc – Krnov – Opava a další. My v rámci CEET s tímto tipováním pomáháme, a to nejen po stránce technické, ale i ekonomické a v závěru letošního roku bychom měli mít k dispozici první relevantní výstupy.

Kolik takový pohon na zelený vodík bude stát, nebude moc drahý?

V tuto chvíli je nutné přiznat, že výroba vodíku s využitím elektrolýzy se vstupem energie z obnovitelných zdrojů je s ohledem na vysoké počáteční investiční nálady dražší v porovnání s výrobou vodíku například s využitím parního reformingu zemního plynu. Na druhou stranu je nutné respektovat nejen finanční aspekt, ale i ekologickou a sociální stránku věci, kde v případě zeleného vodíku mluvíme o ekologickém zdroji, který nám dává také možnost určité energetické a surovinové soběstačnosti. Tenhle parametr je společensky mnohem významnější, což nám potvrzují i aktuální události rusko-ukrajinského válečného konfliktu.

A v zahraničí už se vodík pomocí biomasy vyrábí? Případně s jakou úspěšností?

Princip výroby vodíku z biomasy je naprosto běžný, stěžejním prvkem je elektrolyzér, kterému je jedno, jestli má na vstupu elektrickou energii vyrobenou spalovacími procesy biomasy nebo konverzí slunečního záření, nebo větrného proudění. Samozřejmě jít cestou primárně konverze energie a následně výroby vodíku s využitím obnovitelných zdrojů by byla značka ideál, nicméně v porovnání s ostatními evropskými zeměmi, jako je Německo, Španělsko, Holandsko, Portugalsko a podobně naše země nemá ideální klimatické podmínky. Vždy to bude o mixu klasických technologií s přispěním technologií moderních, nízkouhlíkových. Jak jsem již zmínil, další alternativou, která má velký potenciál, je výroba vodíku s využitím odpadů, které jsou přeměněny pomocí pyrolytických procesů či plazmatického zplyňování na užitečné formy energie a chemické produkty, tedy mimo jiné i vodík. Nyní je výzkum a vývoj ve fázi prototypových řešení, po jejich ověření vše uvedeme, třeba i s podporou Veolia, do praxe.

Takže pokud to zjednoduším, vodík by se vyráběl z komunálních odpadů?

Ano, vstupní surovinou by v tomto případě byly odpady. Skládky a množství odpadů kolem nás se zvyšuje a rozhodně si nemyslím, že navyšování kapacit skládek je ta správná cesta. Měli bychom dělat všechno pro to, aby docházelo k sanaci skládek, například právě prostřednictvím pyrolýzy či plazmatického zplyňování (tepelně-chemický rozklad odpadu při vysokých teplotách bez přítomnosti vzduchu, pozn. red.). Při tomto procesu budeme mít vždy výstupní plyn, který lze buď použít přímo jako zdroj tepelné energie, nebo se dá využít například pro výrobu vodíku. Vizí je, že nejprve bychom tento vodík nabízeli velkým odběratelům, například vlakovým nebo městským či kamionovým dopravcům a dále by se dal vodík využívat v hutním či chemickém průmyslu. V průmyslovém využití totiž není nutné budovat tak složitou distribuční infrastrukturu jako pro využití v osobních autech.

 

 

prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D. (44 let)

– Pochází ze Slavičína na Zlínsku
– Vystudoval elektroenergetiku na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava
– Působí na stejné škole jako ředitel vysokoškolského ústavu Centra energetických a environmentálních technologií VŠB-TUO
– Je hlavním řešitelem Národního centra pro energetiku, které sdružuje konsorcium 24 partnerů výzkumných organizací a zástupců firem napříč ČR řešící aktuální otázky moderní energetiky.
– Celý svůj profesní život se věnuje otázce efektivního hospodaření s energiemi
– V projektu výroby zeleného vodíku má na starost přípravu technického řešení a vedení výzkumného týmu
– Je ženatý, má dvě děti, bydlí v Olomouci
– jeho koníčky jsou především turistika, sportování s rodinou a práce na hospodářství v rodném Valašsku

 

Text: Zuzana Keményová, autorka je redaktorkou Hospodářských novin
Foto: archiv VŠB-TUO