Výroba vodíku, kyslíku a tepla pomocí solární paraboly: 1,26 g H2 za minutu
26.4.2023, Milan Šurkala, aktualita
Na technologickém institutu Ecole Polytechnique Federale de Lausanne vytvořili solární parabolu, která by se mohla stát ekologický kogeneračním způsobem výroby zeleného vodíku, čistého kyslíku a zároveň ještě tepelné energie.
Lidé hledají způsoby, jak efektivně vyrábět zelený vodík, aby mohli dlouhodoběji ukládat elektrickou energii. Současné způsoby jako např. baterie nejsou pro dlouhodobé ukládání zrovna nejvhodnější. Vodík má ale své problémy a ačkoli je jedním z řešení nestálosti obnovitelných zdrojů energie, jeho problémem je to, že se zde ztrácí obrovské množství energie. Např. u elektromobilů ten baterkový ujede 2-3násobek vzdálenosti na elektrickou energii, která se prožene s relativně malými ztrátami baterkou, než když se pomocí téže elektřiny vyrobí vodík a zpět elektřina pro vodíkové auto. Jako řešení nadbytku energie (což u OZE v určitých situacích bude nastávat stejně jako naopak nedostatek) by ale ani tak vodík nemusel být špatným řešením, byť neefektivním. Smysl by teoreticky mohly dávat způsoby výroby vodíku, které nejdou "přes elektřinu". Nicméně ten využívá i nový kogenerační způsob, který představil a otestoval technologický institut Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). Ten efektivitou výroby vodíku nijak nenadchne, ale aspoň to není to jediné, co vyrábí.
Na EPFL tak postavili obří 7metrovou parabolu s plochou 38,5 m2, která byla vybavena 2osým sledovacím mechanismem natáčející ho k slunci. Ta koncentrovala světlo do jednoho místa, kterým byl reaktor s CPV modulem (koncentrovaná fotovoltaika). Zde pak probíhala elektrolýza, přičemž výsledkem byl nejen vodík, ale také kyslík (ten se bude využívat např. pro medicínské a průmyslové účely) a tepelná energie. Problémem je, že nejvíce tepla bude systém dávat v létě, kdy je ho nejméně potřeba a naopak.
Systém byl otestován po dobu 13 dní (4 dny v srpnu, 5 dní v únoru a 4 dny v březnu). A jaké byly výsledky? Začněme tepelnou energií. Dosaženým maximem byl výkon 14,9 kW (průměrem bylo 10,6 kW) a během těchto 13 dní (připomínáme, že 2/3 testu probíhaly koncem zimy) systém vygeneroval 679 kWh tepelné energie. Pokud jde o vodík, max. dosažený výkon činil 2,9 kW, což odpovídá 1,26 gramu vodíku za minutu. Za těchto 13 dní bylo vyrobeno 3,2 kg vodíku, což by vodíkovému automobilu stačilo na ujetí asi 310 až 320 kilometrů. To nezní moc povzbudivě.
Pokud bychom měli solární panely s plochou 38,5 m2, ty by mohly u nás ročně vyrobit zhruba okolo 7,5 MWh elektrické energie bez sledovacího systému, s ním o něco více. Obvykle se u 2osých uvádí 40% navýšení, buďme více pesimističtí a počítejme s 33% navýšením a 10 MWh. To by běžnému elektromobilu se spotřebou 18 kWh/100 km a započítáním ztrát při nabíjení (celkem řekněme 24 kWh/100 km) stačilo na ujetí více než 41 tisíc km. Pokud bychom předpokládali, že těch 3,2 kg vodíku z 13 dní z léta a přelomu zimy a jara je reprezentantem průměrných 13 dní v roce, pak by to za rok vyrobilo asi 90 kg vodíku. Na to by se vodíkovým autem dalo ujet asi jen 9 tisíc km (pokud bychom prohlásili, že testované dny ty průměrné nereprezentují a mělo by to být více, stále by se to motalo asi někde kolem 10 tisíc km nebo lehce nad touto hodnotou). Na druhou stranu u tohoto řešení dostáváme i tepelnou energii a kyslík pro průmyslové účely.
