Vodík uskladnený v železe ako lacná, rozšíriteľná batéria na zimu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 9. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Hoci vysoká energia vodíka na hmotnosť z neho robí vynikajúce palivo, jeho dlhodobé skladovanie je veľmi náročné a drahé. To by sa mohlo zmeniť vďaka práci švajčiarskych výskumníkov z ETH Zürich. Tí vypracovali spôsob, ako uskladniť vodík v bežných oceľových nádobách na niekoľko mesiacov bez toho, aby sa vodík stratil do atmosféry. A to len pomocou železa.
Výskumný tím pod vedením Wendelina Starka, profesora funkčných materiálov na ETH Zürich, prišiel na túto metódu, pričom vychádzal z procesu výroby vodíka parou a železom, ktorý bol prvýkrát vynájdený v roku 1784. Nové riešenie na skladovanie je pritom vhodné najmä na miestach, ako je Švajčiarsko, kde je v lete dostatok slnečnej energie a v zime jej je málo.
Prebytočná slnečná energia sa v lete využíva na štiepenie vody na výrobu vodíka, ktorý potom prúdi do reaktorov z nehrdzavejúcej ocele naplnených železnou rudou pri teplote 400 °C. Vodík extrahuje kyslík z oxidu železa, takže v reaktore zostáva železo a voda, ktoré sú pripravené na uskladnenie bez vynaloženia veľkého množstva energie.
Do reaktora sa privádza para, aby sa v prípade potreby získal uskladnený vodík. Ten sa potom môže ľahko premeniť na elektrinu alebo teplo. Používanie tejto metódy má aj niekoľko ďalších výhod. Železná ruda používaná v reaktoroch je lacná, je jej dostatok a nevyžaduje si spracovanie. Samotné reaktory sú jednoducho vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Proces nabíjania prebieha pri okolitom tlaku a odpadá tak potreba vysokotlakových nádrží, ktoré sú zvyčajne potrebné na skladovanie plynného vodíka.
Výskumný tím vyskúšal svoju technológiu v areáli ETH v Hönggerbergu, pričom použil tri reaktory z nehrdzavejúcej ocele. Každý z nich má objem 1,4 metra kubického a je naplnený 2 až 3 tonami železnej rudy. Testovacie zariadenie dokáže uskladniť približne 10 megawatthodín vodíka na dlhšie obdobie, a to prinesie 4 až 6 megawatthodín elektrickej energie. To stačí na prevádzku troch až piatich švajčiarskych domov v zime. Pilotný projekt sa má do roku 2026 rozrásť, pričom tím chce pokryť pätinu zimných potrieb areálu na elektrickú energiu pomocou solárnej energie z letných mesiacov.
Podľa výskumnej práce tímu uverejnenej v novembri minulého roka je využitie tohto systému pre jednu domácnosť v súčasnosti drahšie ako jej napájanie elektrickou energiou zo siete. Škálovanie na 100 domácností prináša náklady na energiu takmer na úrovni nákladov na energiu zo siete a odhaduje sa, že s rozširovaním systému sa bude len zlacňovať.
Výskumníci poznamenávajú, že rozširovanie kapacity skladovania znamená len pridávanie ďalších reaktorov, pričom spracovateľský materiál bude plniť svoje úlohy v cykle nabíjania a vybíjania celé roky, kým ho bude potrebné vymeniť.
Na to, aby bolo možné zásobovať celé Švajčiarsko energiou počas zimných mesiacov, bude podľa odhadov tímu potrebných približne 15 - 20 TWh zeleného vodíka ročne a zhruba 10 000 000 kubických metrov železnej rudy (alebo 2 % toho, čo vyprodukujú austrálske železné bane). Bude tiež potrebných približne 10 000 reaktorových systémov, z ktorých každý dokáže uskladniť 1 GWh. To predstavuje plochu pôdy zodpovedajúcu približne 1 štvorcovému metru na jedného obyvateľa Švajčiarska.
Na základe tohto malého pilotného projektu je ťažké dospieť k jednoznačným vyrovnaným nákladom na skladovanie. A hoci Švajčiarsko plánuje do roku 2050 pokryť viac ako 40 % svojich potrieb elektrickej energie solárnou energiou, nie je jasné, či bude investovať do skladovania vodíka v celoštátnom meradle. Napriek tomu sa táto inteligentná technológia spred stoviek rokov zdá byť sľubná pre naše sezónne energetické požiadavky v budúcnosti.
