Jak využít vodík?

rubrika:
Foto: Terje S. Knudsen, zdroj: HydroProblémem obnovitelných zdrojů energie (zejména slunce a větru) je nerovnoměrnost výroby, což je příčinou ostré kritiky ze strany některých energetiků, kteří tvrdí, že větrníky a fotovoltaické elektrárny destabilizují rozvodnou soustavu. V české republice tento problém není příliš palčivý, protože zatím máme těchto obnovitelných zdrojů poměrně málo, a v celkovém objemu se výkyvy z OZE zatím schovají. Problém by ale nastal v okamžiku, kdybychom začali považovat větrníky a fotovoltaiku za hlavní zdroj elektrické energie - potom bychom pravděpodobně museli přebudovat celou rozvodnou soustavu směrem ke SmartGrids a zároveň zavést požadavek na alespoň částečnou regulovatelnost a předvídatelnost zdrojů elektrické energie (toto se již konkrétně řešilo ve Španělsku, kde byly stanoveny požadavky na velké fotovoltaické a koncentrátorové elektrárny, aby garantovaly dodávaný výkon na několik hodin dopředu a posílaly tato data o pravděpodobném vývoji dodávek do řídícího centra rozvodné soustavy - toto opatření vyžadující obrovskou akumulaci energie téměř zdvojnásobilo investiční náklady na sluneční elektrárnu).

Je několik možností akumulace, z nejčastěji používaných jsou to přečerpávací elektrárny (potřebujeme velkou nádrž na vysokém kopci), elektrické akumulátory (poměrně drahé, omezená životnost, nejasná recyklovatelnost), velkokapacitní kondenzátory (ve vývoji), stlačování vzduchu (experimentuje se s nim u větrných elektráren, ale je to drahé a energetická kapacita stlačeného vzduchu je poměrně malá), akumulace v podobě mechanické energie (velké setrvačníky).

Zbývá tedy vodík. Elektrolýzou (pouštěním proudu přes elektrody ponořené do vody) se z vody vyrobí kyslík a vodík. Vodík se jímá a skladuje (což je docela věda, neboť vodík má hodně malé molekuly, které snadno unikají z běžných nádob) a v době potřeby energie se z vodíku buď vyrábí přímo zpět elektřina pomocí palivových článků, nebo se dá vodík přímo spalovat v kotli či na sporáku (vytápění, vaření), nebo může sloužit jako palivo v autech (buď s upravenými spalovacími motory nebo s palivovými články).
Nevýhodou použití vodíku je malá účinnost hydrolýzy a pozdější zpětné výroby elektřiny, u palivových článků nutná obvykle určitá minimální provozní teplota a poměrně drahé elektrody s omezenou životností.

Nicméně to, co je popsáno výše již funguje například na energeticky nezávislém ostrově Utsira poblíž norského Stavangeru: na pobřeží jsou umístěny větrné elektrárny, které dodávají energii do sítě. Když vzniknou přebytky energie, ukládá se jednak krátkodobě jako mechanická energie roztáčením setrvačníku, který se v případě potřeby připojí na generátor a dodává proud. Pomocí zbytku energie se hydrolýzou vyrábí vodík, který se pak používá na topeni a vaření, k výrobě elektřiny pomocí palivových článků a k pohonu automobilů.
 HydroFoto: HydroVýše popsané se hodí pro státy, které mají hodně možností získávání obnovitelné energie. V podmínkách ČR by to fungovalo spíše tak, že by se v atomových elektrárnách vyráběla nadprodukce elektřiny, a ta by se mohla skladovat v podobě vodíku, který by se využil pro pohon automobilů, případně pro výrobu elektřiny ve špičkách. Pravděpodobně ale nastane poměrně rychlý vývoj elektromobilů a vodík se u nás třeba neprosadí.

Bude záležet i na vývoji v okolních státech. Otázka je, jestli se budou vyrábět automobily na vodík či jako elektromobily. Pravděpodobně obojí, a pak asi casem vzniknou nove čerpací stanice na vodík (v Norsku se bude letos v květnu otevírat vodíková dalnice HyNor) a parkovací místa s možností dobíjení baterií .