Pro firmy je připravena miliarda na inovace
Aktuality
27. 4. 2024 05:43
Ministerstvo průmyslu a obchodu vyhlásilo II. výzvu aktivity Inovace Operačního programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost (OP TAK). Cílem výzvy...
Vhodným místem pro vybudování rozsáhlých solárních elektráren je například Austrálie, Afrika nebo Střední a Jižní Amerika. Pravděpodobně se tam vyrobí více obnovitelné elektřiny, než se spotřebuje. Jenže jak ji dostat dál? Třeba mezi Evropou a Austrálií asi těžko přes moře natáhneme dráty…
Vědci po celém světě tedy musí vyřešit problém, jak energii dopravovat. „Překvapivě je to výzva nikoliv pro energetiku, ale pro chemické technologie – dost možná ta největší za posledních 100 let,“ je přesvědčen chemik Petr Krtil. A to je důvod, proč se svou troškou do mlýna poznání přichází i jeho domovské pracoviště – Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR v Praze (ÚFCH JH AV ČR). „Chemické technologie jsou schopny nám poskytnout vektory, které přenesou obnovitelnou energii produkovanou třeba v Austrálii až do Evropy,“ pokračuje.
Jednou z možností, jak toho dosáhnout, je vodík. Princip je jednoduchý. „Obnovitelná“ elektřina poslouží jako energie pro elektrolýzu vody, která se rozloží na kyslík a vodík. Vodík se zkapalní, převeze se, a v místě určení se z něj opět vyrobí energie. Poslouží třeba jako pohon aut, nebo se z něj průchodem přes palivový článek opět stane elektřina. Hodně laicky řečeno, vodík se v palivovém článku spojí s kyslíkem, vznikne voda, čímž se uvolní elektrická energie.
Není to tak jednoduché
Jenže to má háček. „Vodík je přece plyn. Jeden kilogram vodíku má objem asi jedenáct metrů krychlových. Transport stlačeného nebo zkapalněného vodíku je nesmírně obtížný. Pokud bychom chtěli vodík použít jako zásobní materiál pro ukládání velkého množství energie, museli bychom své současné skladovací kapacity, které máme například pro zemní plyn, zvýšit asi pětkrát nebo šestkrát, což zjevně není schůdná cesta,“ varuje Krtil.
Druhou, poněkud samozřejmou možností, jsou baterie. Jenže ačkoli jsou skvělé pro stacionární ukládání energie, pro několikatisícikilometrový transport jsou nevhodné.
Proč se baterie pro transport energie nehodí?
Petr Krtil vysvětluje: „Problém je v tom, čemu říkáme energetická hustota, která je u vodíku asi stokrát vyšší než u baterií. To znamená, že pro přenesení řekněme 33 kWh energie potřebuji cca 1 kg vodíku, ale 100 kg baterie. Pokud tedy chceme transportovat energii např. z Austrálie, pak v případě vodíku uvažujeme nutnost převážet řádově desítky milionů tun materiálu. Pokud bychom stejně chtěli převážet baterie, pak skončíme v situaci, kdy budeme vozit řadově miliardy tun materiálu přes půl zeměkoule tam a zase zpět. I pokud připustíme, že výroba takového množství baterií je ekonomicky a ekologicky schůdná, pak bychom celý tento systém museli přibližně každých 10–15 let kompletně obnovovat, což rozhodně nedává ani ekonomický, ani ekologický smysl.“
Jak z toho ven
Je tedy vůbec nějaká možnost, jak energii na velké vzdálenosti přepravit? Na to právě vědci v ÚFCH JH AV ČR hledají odpověď. Relativně schůdně vypadá systém, kdy se nejdřív z elektřiny vyrobí vodík a z něj pak něco, co se dá snadno transportovat a skladovat. Jednou možností je čpavek. Ten je ale pro svou nebezpečnost spojen s rizikem vážné havárie. Navíc, i jen velmi malé úniky dusíku při požadovaném objemu čpavku představují značné riziko z hlediska životního prostředí.
Grafika: ÚFCHJH AV ČR Další možností je metanol. Není spojen s výraznými riziky. Bohužel, současný postup, kdy se vyrobí z vodíku a oxidu uhličitého metan, který se rozloží na syntézní plyn, ze kterého vyrobíme metanol, je pro nízkou efektivitu nepoužitelný. Ani vylepšení, kdy by se metan přímo oxidoval na metanol pomocí zeolitického katalyzátoru, na kterém se v současnosti v ÚFCH JH AV ČR pracuje, asi stačit nebude.
Další z výzkumníků Jiří Dědeček proto vidí řešení v tom, že se z vodíku vyrobí rovnou metanol nebo jiná vhodná molekula. I na tomto procesu v ÚFCH JH AV pracují.
Tématu se věnuje i aktuální vydání magazínu o udržitelnosti Futu.
Jaké další zajímavé vynálezy vznikají na ÚFCHJH AV ČR? Podívejte na záznam konference Heyrovského ústav se otevírá 2023.
