PATENTOVANÁ TECHNOLOGIE LOHC ZALOŽENÁ NA PRINCIPU VÁZÁNÍ VODÍKU ZA POMOCI KATALYZÁTORŮ TAK, ABY MOHL BÝT BEZPEČNĚ DOPRAVOVÁN A SKLADOVÁN ZA BĚŽNÝCH PODMÍNEK, TEDY BEZ NÁKLADNÉHO STLAČOVÁNÍ ČI ZKAPALŇOVÁNÍ PŘI TEPLOTĚ −253 °C, UMOŽNÍ EFEKTIVNĚJŠÍ A MASOVĚJŠÍ VYUŽITÍ PLYNU, KTERÝ JE VŠEOBECNĚ POVAŽOVÁN ZA PALIVO BUDOUCNOSTI. Pilotní závod UHG v Charlestonu (USA, Tennessee) ještě s tankery kapalného vodíku odkoupenými od NASAOtevření plnicí stanice UHG v Charlestonu s kapacitou 10 t LH2 denně. Vpravo Ing. Pavel Juříček S vizí využití vodíku přišel již Jules Verne, když v románu „Tajuplný ostrov“ vydaném roku 1876 napsal o tehdy již známém nejlehčím prvku světa, že se stane „uhlím budoucnosti“. Do plánů světové energetiky se však vodík dostal až na přechodu do 21. století, i když bylo už dlouho známo, že z hlediska hmotnosti nabízí trojnásobek energie v porovnání s benzínem či naftou, kterých se však současný svět musí zbavit z důvodů zanechávané uhlíkové stopy hrozící klimatickou katastrofou i kvůli razantnímu ubývání zásob. KLADY A ZÁPORY VYUŽITÍ VODÍKU Možný přechod na čistou vodíkovou energetiku v současné době reálně brzdí zkušenosti z jeho stoletého využívání „v drobném“, zejména chemickém a potravinářském průmyslu. Loňská celosvětová produkce 600 miliard m3 vodíku totiž pochází z uhlíkem fundovaných zdrojů uhlí a zemního plynu nebo z odpadů chemického a palivářského průmyslu. Pouhých 5 % se vyrábí ekologicky čistou cestou elektrolýzy vody pomocí elektřiny z vodních, větrných a solárních elektráren. Vodík má mezi plyny nejnižší hustotu vůbec a v porovnání s ostatními se s ním hůře manipuluje. Sám o sobě je sice nehořlavý, nicméně je výbušný, takže ho musíme nákladně skladovat a přepravovat buď v plynném skupenství při vysokém tlaku 350–700 barů v tlakových láhvích, nádobách a cisternách, nebo ve zkapalnělé podobě za extrémně nízkých teplot −253 °C, což výrazně komplikuje jeho prosazení v rámci řešení světové mobility. Svět nezapomíná na katastrofu vzducholodi Hindenburg (1937) při přistávání v New Yorku, na pohromu při výbuchu reaktoru v Černobylu (1986) ani na poměrně nedávnou přírodní katastrofu u Fukušimy (2011), kde právě tento plyn hrál rozhodující roli. Vodíkem ohrožení výrobci akumulátorů a na nich založených elektromobilů zase poukazují na nedávný výbuch jedné z prvních vodíkových čerpacích stanic v Norsku. Pro rozvoj čisté vodíkové ekonomiky naopak mluví přibývající větrné a solární off-shore parky v Evropě, Austrálii a Japonsku, i zkušenosti z efektivního vyřešení dálkové přepravy zásob kapalného vodíku obřími kryogenními tankery na oceánských trasách mezi USA, Kanadou, Japonskem a Austrálií. Ty přepravují obvykle ve 4–6 kryogenních komorách až 200 000 m3 zkapalnělého plynu a jsou poháněny jeho přirozeným odparem. Od roku 2010 rozbíhají dominantní světoví výrobci sériovou výrobu stále účinnějších a levnějších složek vodíkové energetiky: Siemens svoje elektrolyzéry PEM, kanadský Ballard nebo General Electric palivové články, Toyota, Hyundai, BMW a další vodíkové automobily… Pokroková města začala s pilotními projekty vodíkové mobility. Londýn nasadil patrové vodíkové autobusy, Paříž se chlubí tisícovkou H-taxíků, Německo přišlo s první vodíkovou železnicí a s menšími letouny, Čína s vodíkovou tramvají... Všechny významnější univerzity zapojily své výzkumné kolektivy k dořešení principů a vylepšení účinnosti vodíkových technologií, které pak plní stále častější mezinárodní konference a veletrhy s emblémy „H“. Významné automobilky vedle středisek pro vývoj elektromobilů paralelně otevírají oddělení zaměřená na osobní a nákladní automobily i autobusy – tzv. „zelené“ elektromobily využívající palivové články. Základní výzkum neustále otevírá nové způsoby racionálnějšího ukládání elektřiny do vodíku, aby bylo možné zvládnout vyrovnávání obrovsky kolísajících výkonů rychle přibývajících solárních a větrných zdrojů. Ukládání kinetické energie do podzemních úložišť naráží na nedostatek efektivních míst, ukládání vodíku do metalických zásobníků zatím marně hledá dostatek k tomu potřebných vzácných kovů. Nad ekologickými projekty využití vodíku si lámou hlavy správy chytrých měst a hledají patronáty i finanční podporu. Tak lze stručně charakterizovat nástup vodíkového věku, kdy do úvah nečekaně přichází objev technologie LOHC, slibující racionálnější a bezpečnější způsob rozšíření vodíku do měst a továren stoletou plynárenskou cestou, a daleko levnější dopravní mobilitu využitím dosavadních pístových motorů a turbín bez obávaných exhalací. Princip revoluční cisternové přepravy vodíku tekutým organickým nosičem LOHC TECHNOLOGIE LOHC URYCHLÍ NÁSTUP Když německá společnost Hydrogenious Technologies po pětiletém vývoji poprvé 29. ledna 2016 v německém Erlangenu představila tisku a veřejnosti svůj objev ukládání a přepravy vodíku tekutým organickým nosičem LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier), prezentoval ji Dr. Ing. Daniel Teichman, vedoucí kolektivu vědců a současný ředitel společnosti, jako „opakovaně použitelnou láhev na vodík“. S dvacetičlennou skupinou vědců v laboratořích erlangenské univerzity téměř pět let hledal tekutinu, která by za pomoci katalyzátorů dokázala bezpečně pohlcovat vodík tak, aby s ním bylo možné manipulovat a přepravovat ho za normálních podmínek. V místě spotřeby se pak za pomoci jiných katalyzátorů vodík uvolní k použití, zatímco „nosná“ tekutina by měla být vracena dodavateli k opakovaným přenosům. Na začátku výzkumu se jako vhodný kandidát jevila iontová kapalina karbazol, nakonec však vědci dospěli k dibenzyltoluenu, jehož litr přijde jen na několik eur, a přitom je mezi stovkami dalších podobných zkoušených olejů po zdravotní stránce nejbezpečnější. Jako ukázku předvedli tisícilitrovou nádrž s nažloutlým olejem, do kterého pomocí katalyzátorů za teploty 200 °C „natlačili“ všechen vodík z 57 tlakových plynových lahví H2. S hustotou o málo vyšší než obyčejná voda udrží tato tekutina vodík bez ztrát po celé týdny při teplotách po zhruba 300 °C, což otevírá cestu k bezpečnému skladování energie. V případě potřeby pak kdykoliv exotermickou reakcí zahřátím a působením platinových a palladiových katalyzátorů se vodík uvolní uživatelům ke spotřebě. Ti ho pak mohou využít prostřednictvím palivového článku jako elektřinu nebo kogenerací i jako teplo ke spalování či ohřevu, případně k pohonu spalovacích motorů či turbín. Revoluční metoda už sklidila stovky mezinárodních uznání a lavinovitě se šíří světem zejména cestou strategických investorů společnosti Hydrogenius LOHC Technologies. Pro další rozvoj byl zatím nejcennějším vstup skupiny Winkelsmann a Mitsubishi. Naše čtenáře potěší, že na spolupráci se podílí i česko-americká společnost United Hydrogen Group. Ukládací stanice pro hydrogenizaci (tzv. storage box) a pro odběr vodíku (tzv. release box) instalované do kontejnerové architektury jsou již na světovém trhu. Vůbec největším přínosem LOHC však je to, že nevyžaduje zásadní přestavbu celosvětového petrolejového hospodářství (potrubní sítě, zásobníky, cisternové automobily, říční i námořní lodě, což ušetří světu na cestě k vodíkovým zítřkům obrovské materiální a finanční investice. Důležité je, že i Francie se nedávno rozhodla pro technologii LOHC, kterou vyvíjí společnost AREVA spolu se švýcarskou Swis H2 Industries. To ovšem nevylučuje hledání jiných principů ukládání a transportu vodíku. Například Velká Británie ho řeší zcela odlišně principem „Cells Energy“, tedy ukládáním do polymerních nanovláken absorbujících vodík při teplotách kolem 80 °C. /Ing. Jan Tůma/
