Nevyhnutelný přechod světové energetiky k „zeleným“ obnovitelným energiím bez proklínané uhelné stopy, která katastrofálně zhoršuje klima naší planety, si zřejmě vynutí i zásadní změnu v její distribuci v podobě elektřiny rozšířením i o rozvod plynu a tepla. Jednu z nejvýznačnějších změn k včasnému a cenově dostupnému přechodu proto hledá zejména Evropa v integraci elektrických a plynárenských přenosových soustav. Koncem minulého roku 17 evropských průmyslových asociací vyzvalo v otevřeném dopise místopředsedu Evropské komise k co nejrychlejší podpoře technologií „Power-to-X“, které několika možnými způsoby mohou využít „zelenou elektřinu“ k výrobě plynných paliv. A v nich se poprvé v tradičních plynovodech objeví vedle metanu i výraznější podíl vodíku, vyráběného modernizovanými elektrolyzéry. Metanizací vodíku katalytickou reakcí pomocí oxidu uhličitého za použití vhodných katalyzátorů, tlaku a teplot lze získat tzv. náhradní zemní plyn (až 20% H2), schopný rozvodu běžnou potrubní sítí. Na rozdíl od problémového a drahého skladování elektřiny v akumulátorech lze plynem v tlakových nádržích uschovávat přebytky energie i po mnoho dní k vyrovnávání proměnlivých výkonů obnovitelných zdrojů. Takovými flexibilními systémy, dekarbonizací průmyslu a elektrifikací dopravy se snad podaří udržet obávané globální oteplování výrazně pod 2 °C nad preindustriální úrovní, jak to poprvé ratifikovalo 28 evropských států na konferenci COP 21 v Paříži. Letošní klimatizační konference COP 26, svolaná na listopad 2020 do Glasgow, bude tlačit na další snížení globální teploty a podá přehled o odhadovaných nejméně 200 zahájených a 500 schvalovaných nových projektech zejména vodíkových technologií, které mezitím startují v Nizozemsku, Británii, Německu, Dánsku, Švýcarsku, stejně jako v USA, Indii a Číně. Z nich vybírám několik nejzajímavějších. ETES hodlá propojit zelenou elektřinu s vyt ápěním i chlazením Švýcarské společnosti MAN a ABB se rozhodly od roku 2018 společně řešit dekarbonizaci energetických sítí třícestným systémem ETES (Electro-Thermal- -Energy-Storage), který má být schopen ekonomicky skladovat a pak distribuovat zelenou elektřinu cestou tepla a chladu, avšak bez vodíku. Vycházejí z toho, že tato oddělenými sítěmi ke spotřebitelům distribuovaná média se podílejí v současné době na celosvětové spotřebě energie 48 % a jsou zodpovědná za 39 % emisí CO2. První modely zařízení ETES využívají zelenou elektřinu v době přebytku k pohonu turbokompresorů, které okruhem s CO2 zahřívají vodu na 120 °C v izolovaných nádržích pod atmosférickým tlakem. Souběžný tlakový okruh naopak slouží pro pozdější expanzní ochlazení vody, která se při „vybíjení zásobníků“ rozvádí potrubní sítí do továren a obytných čtvrtí měst (zejména pro klimatizační a chladicí systémy, jak to úspěšně zavádí např. Vídeň), a tím šetří k jejich chodu potřebnou elektrickou energii. Horká voda se teplárenskou sítí rozvádí k otopu bytů a k ohřevu vody, slouží v průmyslu nebo se přes páru využije k pohonu turbogenerátorů měnících tepelnou energii v elektřinu. Technicky náročný multifunkční systém je zřejmě prosazován zmíněnými společnostmi ve snaze uplatnit v něm odbyt svých vynikajících turbín a turbokompresorů… skladov ání zelené energie nekonvenčn ě do sopečn ých kamenů Během posledních dvou let dokázal ETES v přístavu Hamburk postavit průlomovou verzi jednoduššího způsobu ukládání přebytečné energie v podobě tepla do sopečných kamenů, a zatím nejvýše naakumulovaných 130 MWh nejdéle týden v podobě elektřiny vracet v případě potřeby do místní rozvodné sítě. Princip patentovaný společností Siemens Gamesa Renewable Energy je jednoduchý a nevyžaduje speciální technologie. Přebytečnou elektřinou z větrných elektráren ohřívá vzduch na teplotu kolem 750 °C a ten průtokem vyhřívá kamenitou náplň tepelně izolovaného zásobníku. Jak ukazují první pokusy, nejlépe vyhovuje drť sopečných kamenů, které změnami teplot jen minimálně praskají nebo se rozpadají. Při „vybíjení“ zásobníku se přes rozžhavené kameny prohání turbokompresorem venkovní vzduch, kterým se vyhřívá kotel, a párou poháněný turboalternátor vrací akumulovanou energii do rozvodné sítě. Za provoz zařízení odpovídat společnost Hamburg Energie AG, která ve spolupráci s hamburskou technikou hodlá rozvíjet a vyzkoušet tento uhlíkově neutrální systém s výkony řádů gigawatthodin. Velká Británie buduje prvn í uhlíkov ě neutrální průmyslovo u zónu Britská průmyslová zóna na severovýchodním pobřeží u Humberu, která je roční produkcí kolem 10 milionů tun CO2 největším emitentem uhlíkových emisí v Anglii, se rozhodla ke snížení uhlíkové stopy využít elektřinu z právě dokončovaných velkých pobřežních větrných elektráren Hornsea 1 a 2 k výrobě „zeleného“ vodíku v rafinérii Philips 66. Oporou projektu je sestava pěti modulárních nízkonákladových elektrolyzérů nové konstrukce od ITM Power, s celkovým výkonem 100 MW. Tři další společnosti – National Grid, Drax a Equinor – pak pro místní průmysl, dopravu i domácnosti připravují nasazení technologií, téměř vylučujících emise skleníkových plynů. S podobným projektem přichází společnost Delphyn, jež však hodlá zelený vodík vyrábět z elektřiny, kterou budou dodávat plovoucí větrné elektrárny instalované podél pobřeží Severního moře. Stejným směrem hodlají postupovat i Dánsko a Švédsko plánující k očistě atmosféry vybudovat plovoucí energetické ostrovy. S jiným záměrem – zbavit výrobu oceli uhlíkové stopy – nejnověji přichází i Rakousko. V Linci se tímto směrem vydává společný komerční podnik firem Siemens, Voestalpine a TNO pod jménem H2FUTURE. Prvn í průmyslov á „Power-to -Gas“ odstartovala ve Švýcarsku V rámci švýcarské „energetické strategie 2050“ se společnost Limeco v Dietikonu, spolu s Viesmannem a Siemensem, pouští za obrovské pozornosti ekologů i ekonomů do pokusu o mikrobiální a tepelné přeměny odpadních vod na elektřinu a „zelený“ plyn. V podstatě jde o plynovou stanici, která elektřinou vzniklou při likvidaci splaškových odpadů mikrobiologickou technologií produkovaný vodík mísí s odpadním plynem z čistírny na skladovatelný obnovitelný plyn. Tím, že odpadne použití topných olejů, dokáže jednotka s elektrolyzérem od Siemensu o výkonu 2,5 MW vyprodukovat až 450 m3/h vodíku, který se spolu s CO2 z odpadu přemění na biometan. Taková přestavba dnešní stovky čistíren odpadních vod ve Švýcarsku by údajně stačila pokrýt elektrickou a tepelnou spotřebu až 250 000 domácností. Největší evropsk ý projekt „Power-to -Gas“ plánuje British Petroleum v Rotterdam u V největší ze šesti rafinerií v oblasti rotterdamského přístavu přistavuje BP a nizozemská společnost Nouryon revoluční jednotku na produkci „zeleného vodíku“ a jeho metanizaci technologií „Power-to-Gas“. Baterie elektrolyzérů s celkovým výkonem 250 MW budou napájeny „zelenou“ elektřinou z právě dokončené offshore farmy v nedalekém prudce se rozvíjejícím přístavu Maasvlakte II. Roční produkce vodíku po dokončení roku 2022 má dosáhnout nejméně 45 tisíc tun. Oproti tradičním technologiím se tak Rotterdam hned v první fázi po spuštění provozu zbaví jinak ročně produkovaných 50 tisíc tun CO2. Projekt energetického ostrova TenneT v Severním moři vst upuje do druhé fáze Podle zprávy WFO vzrostl během loňského roku v jižní oblasti Severního moře výkon Německem, Nizozemskem a Dánskem do provozu uváděných větrných offshore farem o 5,2 GW na rekordních 27 GW. Hlavní německo-nizozemští provozovatelé TenneT a TSO však již několik let uvažují o efektivnějším využití této energie do evropské sítě nejen podmořskými kabely, ale i propojením podmořskou potrubní sítí, která by z několika umělých ostrovů vybavených výkonnými elektrolyzéry měnila větrnou elektřinu z napojených větrných farem v okolí na vodík, který se dá efektivněji než elektřina skladovat v zásobnících na ostrově i na pobřeží, aby vyrovnával při bezvětří výkon pozemních elektrických sítí. Umělé ostrovy z nasypaného kamení v hloubkách od 30 do 50 m by zároveň sloužily místo dnešních mořských plošin k ubytování a zásobování zaměstnanců farem, přistávací plocha pro leteckou přepravu zaměstnanců, jejich ubytování či jako servisní přístav pro opravárenské jeřábové lodě. Zčásti bude osazen i solárními panely. O ambiciózním projektu a jeho vodíkové verzi, která bude vyžadovat nejužší spolupráci energetických sítí EU, bude TenneT informovat na blížící se konferenci Energy Storage Forum 2020 na přelomu dubna letošního roku v Mnichově. Ing. Jan Tůma
