Vzhledem k celosvětovému prosazování obnovitelných zdrojů energie jsou účinná řešení pro skladování energie nezbytná pro vyrovnání nabídky a poptávky. Zatímco bateriové systémy skladování energie (BESS) ovládly trh, skladování vodíkové energie (HES) získává pozornost jako alternativní řešení. Jak ale funguje skladování vodíku a jaké je jeho srovnání s bateriovým skladováním? Pojďme se ponořit do podrobností.
Co je skladování vodíkové energie?
Skladování vodíkové energie (HES) je metoda skladování energie přeměnou elektrické energie na vodík pomocí elektrolýzy. Vodík lze poté skladovat a později přeměnit zpět na elektřinu pomocí palivových článků nebo spalovat pro průmyslové aplikace. Na rozdíl od baterií, které uchovávají energii v elektrochemických článcích, HES uchovává energii v molekulární formě, vodík má ze všech paliv nejvyšší energii na jednotku hmotnosti., takže je vhodný pro dlouhodobé a rozsáhlé aplikace.
Vývoj skladování vodíkové energie
Koncept ukládání energie ve formě vodíku pochází z počátku 19. století, kdy byla elektrolýza poprvé objevena. Praktické využití se však prosadilo až koncem 20. století, kdy byly vyvinuty vodíkové palivové články pro vesmírné mise.
- 60.-70. léta 20. století:NASA používala vodíkové palivové články při průzkumu vesmíru (mise Apollo).
- 1990s:Byla představena vozidla na vodíkové palivové články.
- 2000 - současnost:Vodík se zkoumá pro skladování energie v síti, dekarbonizaci průmyslu a dopravu.
S pokrokem v ekologická výroba vodíku (s využitím obnovitelných zdrojů energie pro elektrolýzu), je nyní skladování vodíku považováno za klíčového hráče při přechodu na uhlíkově neutrální budoucnost.
Proč může vodík uchovávat energii?
Vodík působí jako nosič energie, což znamená, že sám energii nevytváří, ale dokáže ji účinně ukládat a uvolňovat.
- Proces elektrolýzy:Elektřina se používá ke štěpení vody (H₂O) na vodík (H₂) a kyslík (O₂).
- Skladování:Vodík lze skladovat v nádržích na stlačený plyn, v nádržích na kapalný vodík nebo v pevném skupenství (hydridy kovů).
- Uvolnění energie:Vodík lze spalovat ve spalovacích motorech, používat v palivových článcích nebo v případě potřeby přeměnit zpět na elektřinu.
Vzhledem k tomu, že vodík lze skladovat neomezeně dlouho, je to slibné řešení pro dlouhodobé a sezónní skladování energiena rozdíl od baterií, které časem degradují.
Klíčové součásti systému skladování vodíkové energie
A Systém skladování vodíkové energie se skládá z následujících hlavních součástí:
| Komponenta | Funkce |
| Elektrolyzér | Rozděluje vodu na vodík a kyslík pomocí elektřiny. |
| Skladovací nádrže | Ukládá vodík do stlačený plyn, kapalné skupenství nebo materiály v pevném skupenství.. |
| Palivový článek/spalovací systém | Přeměňuje uložený vodík zpět na elektřinu nebo teplo. |
| Kompresor | Stlačuje vodík pro efektivní skladování a přepravu. |
| Obnovitelný zdroj energie | (Nepovinné) Solární, větrná nebo vodní energie používaná k výrobě ekologického vodíku. |
V závislosti na aplikaci lze skladování vodíku využít pro. vyrovnávání sítě, průmyslové zásobování energií, doprava a vytápění..
Výhody a nevýhody skladování vodíkové energie
Výhody:
- Možnost dlouhodobého skladování:Na rozdíl od baterií vodík časem neztrácí energii.
- Škálovatelnost:Vhodné pro velkokapacitní skladování energie, včetně národních sítí.
- Potenciál obnovitelného vodíku:Lze vyrábět pomocí solární a větrné energie.
- Víceúčelové aplikace:Lze je použít k výrobě elektřiny, vytápění a jako palivo pro dopravu.
Nevýhody:
- Nízká účinnost:Oboustranná účinnost (ztráty při přeměně energie) je pouze 30-50%, ve srovnání s 80-90% pro baterie.
- Problémy s infrastrukturou:Skladování vodíku vyžaduje specializované nádrže, potrubí a palivové články.
- Vysoké výrobní náklady:Elektrolýza a vodíkové palivové články jsou ve srovnání s bateriovými systémy stále drahé.
- Obavy o bezpečnost:Vodík je vysoce hořlavé, což vyžaduje přísné manipulační postupy.
Skladování energie na vodík vs. bateriové úložiště: Co je lepší?
| Funkce | Skladování vodíkové energie | Bateriové úložiště (BESS) |
| Hustota energie | Vysoká, ale vyžaduje velký objem úložiště. | Nižší, ale kompaktnější. |
| Efektivita | ~30-50% (nízká účinnost konverze). | ~80-90% (vysoká účinnost). |
| Doba skladování | Dlouhodobě (týdny až měsíce). | Krátkodobé až střednědobé (hodiny až dny). |
| Infrastruktura | Vyžaduje elektrolyzéry, skladovací nádrže a palivové články. | Vyžaduje pouze baterie a měniče. |
| Náklady | Vysoký díky elektrolýze a palivovým článkům. | Nižší a zlepšující se díky úsporám z rozsahu. |
| Aplikace | Velkoplošné sezónní skladování energie, průmysl a doprava. | Krátkodobé vyrovnávání sítě, domácí a komerční použití. |
Pro sezónní skladování v síťovém měřítku je vhodnější vodík. Pro každodenní skladování energie a malé aplikace jsou však v současnosti účinnější a cenově výhodnější baterie.
Výzvy v oblasti skladování vodíkové energie
Navzdory svému potenciálu se skladování vodíku potýká s několika problémy:
- Nízká účinnost- Energie se ztrácí při elektrolýze, kompresi a přeměně palivového článku.
- Náklady na elektrolyzéry a palivové články - tyto technologie jsou stále drahé a vyžadují další vývoj.
- Složitost ukládání- Vodík musí být skladován při vysokých tlacích (350-700 barů) nebo extrémně nízkých teplotách (-253 °C pro kapalný vodík).
- Investice do infrastruktury- Na rozdíl od baterií vyžaduje vodík speciální potrubí, čerpací stanice a bezpečnostní opatření.
- Obavy o veřejnou bezpečnost- Vzhledem k hořlavosti vodíku vyžaduje manipulace a přeprava pokročilé bezpečnostní protokoly.
Budoucí pokrok v účinnosti vodíkových palivových článků, snižování nákladů na elektrolyzéry a technologie skladování určí, jak konkurenceschopné může být skladování vodíkové energie ve srovnání s bateriovým skladováním.
Příklady projektů skladování vodíkové energie, které jsou v současné době ve výstavbě
25. září 2024 byla zahájena výstavba špičkové vodíkové elektrárny Grove Mulei v Číně s výkonem 200 MW/1600 MW.h. V současné době se jedná o největší projekt skladování vodíkové energie na světě. Po dokončení a uvedení projektu do provozu může ročně vyrobit 40 000 tun vodíku, 320 000 tun průmyslového kyslíku a 51,6 milionu tun vysokoteplotní horké vody.
Další informace: Co je to megawatt (MW) a kolik domácností může pohánět?
Závěr
Může vodík uchovávat energii? Ano, a je to slibné řešení pro dlouhodobé a rozsáhlé skladování energie. Vzhledem ke ztrátám účinnosti, vysokým nákladům na infrastrukturu a současným technologickým překážkám však zůstává pro většinu krátkodobých a rezidenčních aplikací preferovanou volbou bateriové úložiště.
Do budoucna bude skladování energie pravděpodobně zahrnovat hybridní přístup, kdy se pro dlouhodobé potřeby energie bude využívat skladování vodíku, zatímco baterie budou řešit krátkodobé výkyvy. Díky neustálým inovacím a investicím by skladování vodíkové energie mohlo hrát zásadní roli při dosahování udržitelné a obnovitelné energie v budoucnosti.
Úspora peněz, ochrana životního prostředí
PKNERGY vám pomůže snížit účty za energii pro váš dům solární skladování energie, ukládání solární energie pro použití kdykoli - v noci nebo během výpadku.
CS 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 