Čerpacia stanica budúcnosti
Výskum a vývoj
Čerpacia stanica budúcnosti bude dodávať obnoviteľnú elektrinu, vodík alebo metán
Čoraz viac automobilov bude mať v budúcnosti elektrický motor alebo bude využívať iné alternatívne pohony. Vedci z Centra pre výskum solárnej energie a vodíka v Bádensku-Württembersku (ZSW) teraz vyvíjajú zodpovedajúcu čerpaciu stanicu. Výskum sa začal v polovici februára 2018. Palivové čerpadlo budúcnosti by malo vodičom poskytovať elektrinu, vodík a metán nahradzujúci zemný plyn z obnoviteľných zdrojov - tak efektívne, lacno a podľa potreby.
Mobilita sa v priebehu najbližších rokov výrazne zmení. Elektrická energia z vetra a slnka pre elektrické automobily a obnoviteľný vodík pre vozidlá s palivovými článkami budú čoskoro hrať čoraz dôležitejšiu úlohu. Metán zo zelenej elektriny pre automobily na zemný plyn je tiež ekologicky nezávadným palivom. Príslušná čerpacia stanica však stále chýba. Doteraz boli výdatne rozšírené čerpacie stanice na elektrinu a vodík, vrátane tých, ktoré ponúkajú obe formy energie. Čerpacia stanica, ktorá dodáva elektrinu, vodík a metán, zatiaľ neexistuje. S projektom ZSW by sa to malo teraz zmeniť.
Postupné využívanie obnoviteľnej energie
Myšlienka vedcov zo Stuttgartu: multi-energetické čerpadlo. Napríklad obnoviteľná elektrina z veterných turbín sa má nabíjať priamo do batérie elektromobilov prostredníctvom elektrickej siete. Ak je dopyt vyšší ako ponuka, naštartuje sa pripojená veľká stacionárna batéria, ktorá sa predtým naplnila pri nadmernom prísune elektriny. „Ak je batéria plná a nabíjajúce sa elektromobily už nedokážu odoberať elektrinu, v prípade potreby sa zelená elektrina v druhom kroku premení na vodík,“ vysvetľuje Dr. Ulrich Zuberbühler zo ZSW. Vozidlá s palivovými článkami potom toto palivo používali. Ak sa vyrobí viac vodíka, ako je potrebné, uskladní sa v akumulačnej nádrži.
V treťom kroku bude čerpacia stanica budúcnosti generovať metán. Malo by k tomu dôjsť, keď je nádrž na vodík plná a automobily s palivovými článkami nespotrebúvajú plyn. K vodíku sa pridáva oxid uhličitý, aby sa zmenil na metán. Oba plyny reagujú na katalyzátore na metán. Metán je hlavnou zložkou zemného plynu a automobily na zemný plyn môžu palivo využívať bez akýchkoľvek problémov. Ak je k dispozícii viac, ako sa plní, metán sa skladuje v akumulačnej nádrži. Keď je táto plná, metán sa privádza do siete na zemný plyn. „V rámci nášho projektu sa prepojenie energetickej siete s mobilitou neobmedzuje iba na elektromobily,“ vysvetľuje Zuberbühler. „Z toho profitujú aj ďalšie alternatívne pohony.“
Vedci ZSW hovoria o postupnom využívaní obnoviteľnej energie. Prednosť má použitie s najmenšími stratami energie. Úroveň 1 je ponechaná iba vtedy, keď je vyčerpaný jej potenciál atď. Najefektívnejšie využitie obnoviteľnej elektriny je v elektrických motoroch. Neexistujú tu žiadne straty pri premene energie, iba 10% straty pri skladovaní batérie. Až keď je táto požiadavka splnená, je možné zvážiť ďalšie stupne: najskôr premenu na vodík a potom metanizáciu. Účinnosť elektriny na vodík je okolo 75 percent, účinnosti elektriny na metán okolo 60 percent. Chemické dlhodobé skladovanie je možné skladovať bez strát. Ak sa použije odpadové teplo vznikajúce pri premene, zvyšuje sa to účinnosť o niekoľko percentných bodov.
Ďalej vyvíjajte komponenty
Cieľom ZSW v projekte je zlepšiť efektívnosť, životnosť a hospodárnosť dvoch hlavných komponentov. Jedná sa o alkalický tlakový elektrolyzér a doskový reaktor na metanizáciu. Ďalej sa rozvíjajú na stupnici 100 kilowattov. S cieľom vzájomného oddelenia elektrolýzy a syntézy metánu sa plánuje prechodné skladovacie zariadenie na vodík, ktoré ústav koncepčne vypracoval a vyhodnotil z hľadiska bezpečnosti. Vedci majú tri roky na technický rozvoj vrátane bezpečnostnej koncepcie a objasnenia všetkých podrobností schválenia. Celé by to malo potom byť od roku 2020 otestované v demonštračnej spoločnosti na mieste.
Projekt ZSW je súčasťou projektu QUARREE100. V rámci projektu majáka financovaného z 24 miliónov eur realizujú ústavy, spoločnosti a verejná správa udržateľnú premenu dodávok energie pre mestskú štvrť v meste Heide v okrese Dithmarschen. Čerpacia stanica slúži ako energetické centrum pre premenu a skladovanie energie v danom štvrťroku.
Rozšírte sektorovú väzbu
Podiel zelenej elektriny v nemeckej elektrickej sieti je v súčasnosti asi na tretine a trend stúpa. Do roku 2030 by to malo byť 65 percent. Používanie mimo elektrickej siete, napríklad v elektromobiloch a ako alternatívne palivo, by urobilo odvetvie mobility priaznivejším pre klímu. Zatiaľ došlo k malému pokroku. Alternatívne palivá vodík a metán majú tiež veľkú výhodu v tom, že je možné ich dlhodobo skladovať ako médiá na skladovanie chemikálií bez strát a privádzať ich do nemeckej siete zemného plynu, kde sú k dispozícii aj pre odvetvové prepojenie pre CO2 vykurovanie budov neutrálnym spôsobom. (ig)