Výměníková stanice ÚJV Řež. Foto ÚJV Řež
Prvním projektem byl TriHyBus a vodíková plnící stanice v Neratovicích. Následuje další plnička a speciálně vyvinutý dopravní prostředek s palivovým článkem. Vodík jako palivo budoucnosti?
Prvním projektem byl TriHyBus a vodíková plnící stanice v Neratovicích. Následuje další plnička a speciálně vyvinutý dopravní prostředek s palivovým článkem. Vodík jako palivo budoucnosti?
Klesající zásoby ropy a rostoucí intenzita dopravy vyvolávají potřebu najít nový zdroj energie. A to takový, který bude efektivní, obnovitelný, levný a nezatíží ovzduší dalšími emisemi skleníkových plynů. Jako nejvhodnější se v současné době jeví vodík, protože neprodukuje žádné emise a jeho spalováním vzniká voda. Zdrojů vodíku je v přírodě dostatek a případně se dá vyrobit i synteticky. Ve společnosti ÚJV Řež, a. s. (dříve Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.), se vodíkovým technologiím věnují dlouhodobě.
Prvotní byl projekt vodíkového autobusu TriHyBus, který dostal ocenění na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně a souběžně výstavba první vodíkové plnicí stanice v České republice v Neratovicích. Následovalo pilotní zařízení umístěné v Řeži, které akumuluje elektrickou energii ze solárních panelů do vodíku. Na konci roku 2017 představili v Řeži DC zdroj napájení s vodíkovým palivovým článkem Power-box 180 W společný projekt s VŠCHT Praha. V současnosti pracují na vývoji malé vodíkové plničky. Speciální jednotka bude sloužit k doplňování paliva dopravních prostředků, prozatím těch s nízkou spotřebou. Testovací provoz chtějí zahájit v roce 2020. Díky výrobě vodíku pomocí fotovoltaiky půjde o naprosto bezemisní ekologickou dopravu. Projekt finančně podpořila Technologická agentura České republiky (TAČR).
Vodík jako palivo budoucnosti?!
Mnozí o něm takto hovoří v souvislosti s dopravou. Neustálý tlak na emisní limity motorů a fakt, že masové nasazení elektromobilů by enormně zatížilo stávající elektrickou síť toto tvrzení jen podporují. Ropa, uhlí, zemní plyn – všechny tyto látky sloužily lidstvu déle než sto let, ale je potřeba je nahradit, shoduje se dnes již většina výrobců automobilů. Hlavní důvody jsou dva: fosilní paliva jsou vyčerpatelná a ze Země mizí a jejich spalování uvolňuje do atmosféry kysličník uhličitý, který urychluje klimatickou změnu. Vodík obě tyto překážky snadno překonává – jednak je ho i na Zemi v různých formách prakticky nevyčerpatelné množství, ale navíc se nepodílí na zvyšování emisních plynů.
Vodík se dá pro pohon automobilů použít rovnou dvěma způsoby. Jedním z nich je přímé spalování v motoru, tedy v podstatě stejná cesta pohonu auta, jako je spalování ropných produktů. Druhou cestou je jeho využití v rámci vodíkového palivového článku. Palivové články nevyužívají k výrobě energie spalování, ale převádějí energii ukrytou v molekule vodíku přímo na elektrickou energii. K tomu využívají kyslík, který s vodíkem elektrochemicky reaguje za vzniku elektrické energie a vody.
Projekt vodíkové plničky
Do dvou let chtějí inženýři ze společností ÚJV Řež spustit testování vodíkové plnicí jednotky společně s vybraným malým vozidlem. Svůj dlouholetý projekt výroby vodíku z obnovitelných zdrojů, konkrétně pomocí fotovoltaických panelů, tak posunou o krok dál. Výrobní jednotku přímo v Řeži doplní o kompresní stanici s tankovacím rozhraním.
Fungování plnicí stanice prověří právě pomocí speciálně vyvinutého dopravního prostředku. Zda odborníci zvolí říční přívoz, lehký městský elektromobil (například některý z „rodiny“ vozidel eCHOICE), nebo elektrokolo, zatím ještě není rozhodnuto. „Pro začátek chceme adaptovat na vodíkový pohon vozidlo s nízkou spotřebou, pro které není potřeba plnohodnotná plnicí stanice. Vybavíme jej palivovým článkem, který vyrábí elektřinu pro elektromotor,“ říká Aleš Doucek vedoucí oddělení vodíkových technologií ÚJV Řež. Využitím vodíku v palivovém článku vzniká jako odpadní produkt pouze obyčejná vodní pára. Odpadají tedy škodlivé emise CO2, oxidů dusíku a síry i prachové částice. Chod elektromotoru je navíc velmi tichý a bez vibrací, což přispívá ke většímu komfortu cestujících.
Čistý vzduch nad řekou
První úvahy nad vhodným prototypem testovacího vozidla směřovaly k pražským přívozům. V hlavním městě funguje celkem sedm přívozních tras, na nichž jezdí lodě s maximálním výkonem motoru 22 – 36 kW. Právě náhrada jejich dieselových motorů palivovým článkem v kombinaci s baterií by mohla být prvním krůčkem k ekologičtější říční přepravě. „Vážně uvažujeme i nad elektrokoly. První vodíková kola již existují, byť jsou zatím velmi drahá. Zajímavý by rovněž byl malý elektromobil do města, takový ten pro řidiče od 15 let,“ představuje plány týmu Aleš Doucek. Podle něj dojde k finálnímu výběru dopravního prostředku pro testování do konce letošního roku. „Naším dlouhodobým cílem je ale v každém případě realizace demonstračního přívozu v Praze na Vltavě,“ ujišťuje. To by mohlo být inspirací pro místa, kde je hustá rekreační lodní doprava, jako je třeba Baťův kanál nebo na vodní cesty ve Středních Čechách.
Realizace projektu
Malou plnicí stanici chtějí mít vědci ze Skupiny ÚJV hotovou do konce roku 2019, provoz vozidla pak zahájí v létě 2020. „Sběr dat za provozu nám odhalí například energetickou náročnost, spolehlivost zvoleného řešení, provozní náklady apod. Získáme tak cenné informace, které využijeme při řešení komplexních projektů v oblasti bezemisní dopravy,“ doplňuje Aleš Doucek.
Na projektu spolupracuje ÚJV Řež s Fakultou chemické technologie VŠCHT v Praze a společností APT, specializovanou na dodávky procesních technologií v oblasti technických plynů. Vodíková plnička zaujala i Technologickou agenturu České republiky, která v rámci programu EPSILON na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje, přislíbila pokrýt téměř 60 % nákladů projektu.
Má to budoucnost?
Má. A potvrzují to i výzkumy z posledních let. Používání dieselových motorů je podle převážné většiny šéfů světových automobilek dlouhodobě neudržitelné kvůli jejich dopadu na životní prostředí. Podle aktuálního výsledku průzkumu KPMG Global Automotive Executive Survey, jehož se zúčastnilo tisíc výkonných manažerů automobilek ze 42 zemí včetně České republiky, vidí budoucnost v elektromobilech a vozech na vodíkové palivové články.
Kolem 78 procent manažerů se podle uvedeného výzkumu domnívá, že vodíkové palivové články jsou hlavním konkurentem pro baterie. Poukazují především na to, že vodíkový pohon je mnohem životaschopnější s ohledem na existující infrastrukturu a na čas dotankování. Naopak podle 62 procent respondentů baterie jako pohon budoucnosti selžou právě v důsledku nedostatečné infrastruktury.
Prvotní byl projekt vodíkového autobusu TriHyBus, který dostal ocenění na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně a souběžně výstavba první vodíkové plnicí stanice v České republice v Neratovicích. Následovalo pilotní zařízení umístěné v Řeži, které akumuluje elektrickou energii ze solárních panelů do vodíku. Na konci roku 2017 představili v Řeži DC zdroj napájení s vodíkovým palivovým článkem Power-box 180 W společný projekt s VŠCHT Praha. V současnosti pracují na vývoji malé vodíkové plničky. Speciální jednotka bude sloužit k doplňování paliva dopravních prostředků, prozatím těch s nízkou spotřebou. Testovací provoz chtějí zahájit v roce 2020. Díky výrobě vodíku pomocí fotovoltaiky půjde o naprosto bezemisní ekologickou dopravu. Projekt finančně podpořila Technologická agentura České republiky (TAČR).
Vodík jako palivo budoucnosti?!
Mnozí o něm takto hovoří v souvislosti s dopravou. Neustálý tlak na emisní limity motorů a fakt, že masové nasazení elektromobilů by enormně zatížilo stávající elektrickou síť toto tvrzení jen podporují. Ropa, uhlí, zemní plyn – všechny tyto látky sloužily lidstvu déle než sto let, ale je potřeba je nahradit, shoduje se dnes již většina výrobců automobilů. Hlavní důvody jsou dva: fosilní paliva jsou vyčerpatelná a ze Země mizí a jejich spalování uvolňuje do atmosféry kysličník uhličitý, který urychluje klimatickou změnu. Vodík obě tyto překážky snadno překonává – jednak je ho i na Zemi v různých formách prakticky nevyčerpatelné množství, ale navíc se nepodílí na zvyšování emisních plynů.
Vodík se dá pro pohon automobilů použít rovnou dvěma způsoby. Jedním z nich je přímé spalování v motoru, tedy v podstatě stejná cesta pohonu auta, jako je spalování ropných produktů. Druhou cestou je jeho využití v rámci vodíkového palivového článku. Palivové články nevyužívají k výrobě energie spalování, ale převádějí energii ukrytou v molekule vodíku přímo na elektrickou energii. K tomu využívají kyslík, který s vodíkem elektrochemicky reaguje za vzniku elektrické energie a vody.
Projekt vodíkové plničky
Do dvou let chtějí inženýři ze společností ÚJV Řež spustit testování vodíkové plnicí jednotky společně s vybraným malým vozidlem. Svůj dlouholetý projekt výroby vodíku z obnovitelných zdrojů, konkrétně pomocí fotovoltaických panelů, tak posunou o krok dál. Výrobní jednotku přímo v Řeži doplní o kompresní stanici s tankovacím rozhraním.
Fungování plnicí stanice prověří právě pomocí speciálně vyvinutého dopravního prostředku. Zda odborníci zvolí říční přívoz, lehký městský elektromobil (například některý z „rodiny“ vozidel eCHOICE), nebo elektrokolo, zatím ještě není rozhodnuto. „Pro začátek chceme adaptovat na vodíkový pohon vozidlo s nízkou spotřebou, pro které není potřeba plnohodnotná plnicí stanice. Vybavíme jej palivovým článkem, který vyrábí elektřinu pro elektromotor,“ říká Aleš Doucek vedoucí oddělení vodíkových technologií ÚJV Řež. Využitím vodíku v palivovém článku vzniká jako odpadní produkt pouze obyčejná vodní pára. Odpadají tedy škodlivé emise CO2, oxidů dusíku a síry i prachové částice. Chod elektromotoru je navíc velmi tichý a bez vibrací, což přispívá ke většímu komfortu cestujících.
Čistý vzduch nad řekou
První úvahy nad vhodným prototypem testovacího vozidla směřovaly k pražským přívozům. V hlavním městě funguje celkem sedm přívozních tras, na nichž jezdí lodě s maximálním výkonem motoru 22 – 36 kW. Právě náhrada jejich dieselových motorů palivovým článkem v kombinaci s baterií by mohla být prvním krůčkem k ekologičtější říční přepravě. „Vážně uvažujeme i nad elektrokoly. První vodíková kola již existují, byť jsou zatím velmi drahá. Zajímavý by rovněž byl malý elektromobil do města, takový ten pro řidiče od 15 let,“ představuje plány týmu Aleš Doucek. Podle něj dojde k finálnímu výběru dopravního prostředku pro testování do konce letošního roku. „Naším dlouhodobým cílem je ale v každém případě realizace demonstračního přívozu v Praze na Vltavě,“ ujišťuje. To by mohlo být inspirací pro místa, kde je hustá rekreační lodní doprava, jako je třeba Baťův kanál nebo na vodní cesty ve Středních Čechách.
Realizace projektu
Malou plnicí stanici chtějí mít vědci ze Skupiny ÚJV hotovou do konce roku 2019, provoz vozidla pak zahájí v létě 2020. „Sběr dat za provozu nám odhalí například energetickou náročnost, spolehlivost zvoleného řešení, provozní náklady apod. Získáme tak cenné informace, které využijeme při řešení komplexních projektů v oblasti bezemisní dopravy,“ doplňuje Aleš Doucek.
Na projektu spolupracuje ÚJV Řež s Fakultou chemické technologie VŠCHT v Praze a společností APT, specializovanou na dodávky procesních technologií v oblasti technických plynů. Vodíková plnička zaujala i Technologickou agenturu České republiky, která v rámci programu EPSILON na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje, přislíbila pokrýt téměř 60 % nákladů projektu.
Má to budoucnost?
Má. A potvrzují to i výzkumy z posledních let. Používání dieselových motorů je podle převážné většiny šéfů světových automobilek dlouhodobě neudržitelné kvůli jejich dopadu na životní prostředí. Podle aktuálního výsledku průzkumu KPMG Global Automotive Executive Survey, jehož se zúčastnilo tisíc výkonných manažerů automobilek ze 42 zemí včetně České republiky, vidí budoucnost v elektromobilech a vozech na vodíkové palivové články.
Kolem 78 procent manažerů se podle uvedeného výzkumu domnívá, že vodíkové palivové články jsou hlavním konkurentem pro baterie. Poukazují především na to, že vodíkový pohon je mnohem životaschopnější s ohledem na existující infrastrukturu a na čas dotankování. Naopak podle 62 procent respondentů baterie jako pohon budoucnosti selžou právě v důsledku nedostatečné infrastruktury.
Prvním projektem ÚJV a dalších partnerů je vodíkový autobus TriHyBus a výstavba vodíkové plnicí stanice v Neratovicích. Prototyp autobusu jezdil na lince MHD. Foto ÚJV Řež
Tankování vodíku probíhá přibližně stejnou dobu jako nafty. Foto ÚJV Řež
Hlavním zdrojem elektrické energie je vodíkový palivový článek s výkonem 50 kW. Foto ÚJV Řež
Jako palivo pro TriHyBus slouží stlačený vodík, kterého je v autobuse při plném natankování asi 20 kilogramů. Je uskladněn ve střešní nástavbě ve čtyřech vysokotlakých kompozitních nádobách o celkovém objemu 820 l. Maximální plnící tlak je 350 bar. Foto ÚJV Řež
Podvozek, karoserie, výkonová elektronika a trakční systém TriHyBusu vychází z trolejbusu Škoda Electric. Hlavním zdrojem elektrické energie je vodíkový palivový článek s výkonem 50 kW. Doplňují ho baterie a ultrakapacitory. Foto ÚJV Řež
Na konci roku 2017 představili v Řeži zdroj napájení s vodíkovým palivovým článkem Power-box 180 W společný projekt s VŠCHT Praha. Foto ÚJV Řež
Zařízení umístěné na střeše ÚJV v Řeži akumuluje elektrickou energii ze solárních panelů do vodíku. Foto ÚJV Řež
Evropský parlament přijal přísnější cíle pro emise CO2 pro…
Biometan poprvé na jižní Moravě
