V rámci snah o ekologizaci energetiky a dopravy se mezinárodní tým, jehož součástí jsou i liberečtí vědci, zabývá možnostmi a problematikou ukládání plynného vodíku z obnovitelných zdrojů do podzemních (podpovrchových) úložišť v rámci CETP (clean energy transition partnership) projektu HyLife. Českou část výzkumu podpořila Technologická agentura České republiky (TAČR) částkou 9,4 mil. Kč.
Ještě v roce 2020 se fosilní paliva v Evropské unii na hrubé dostupné energii [celková výrobu primární energie před odečtením energetických ztrát a vnitřní spotřeby — pozn. red.] podílely přibližně ze 70 %. Při spalování fosilních paliv se však uvolňují znečišťující látky, zejména oxid uhličitý. Jedná se o skleníkový plyn (GHG — greenhouse gas), který je spojován s globálním oteplováním a změnou klimatu. V posledních desetiletích se sice podíl fosilních paliv výrazně snížil a obnovitelné zdroje energie neustále přibývají, nicméně pořád to nestačí. V tomto trendu chce proto Evropa v rámci programu dekarbonizace pokračovat a Evropská komise usiluje o postupné omezování podpory fosilních paliv a přesun investic směrem k nízkoemisním zdrojům, čímž vysílá silný signál trhu i členským státům EU.
Jednou z možností, jak cílů dekarbonizace dosáhnout, je masovější využívání vodíku. I ten se sice zatím vyrábí převážně za přispění fosilních paliv, ale postupem času jej bude možné v čím dál větším množství vyrábět za účasti „čisté“ energie (vodní, větrné, sluneční i jaderné). Kromě výroby a zpracování je ale potřeba zabývat se jeho bezpečným skladováním a distribucí.
Perspektivní nosič energie v malé molekule
Vodík má velký energetický potenciál a je v současnosti považován za jednu z možností „nového“ hospodářství založeného na bezemisních zdrojích energie. Při jeho „spalování“ vzniká neškodná vodní pára, což z něj činí atraktivní alternativu k fosilním palivům.
Je však třeba dodat i to, že pokud ke spalování dochází na vzduchu, mohou se vlivem přítomnosti dusíku i kyslíku ve vzduchu, za vysokých teplot, tvořit také oxidy dusíku. I tyto látky představují nežádoucí znečišťující emise, a jejich omezení je proto jednou z významných technologických výzev při průmyslovém využití vodíku.
Vedle samotné výroby a průmyslového využití vodíku představuje technologickou výzvu i jeho skladování a transport, neboť vodík má velice malou molekulu, špatně se stlačuje či kapalní. Zároveň má nižší energetickou hustotu na jednotku objemu a štěpením jeho molekuly se získá méně energie než u zemního plynu.
Vodík však oproti zemnímu plynu a fosilním palivům nabízí ekologické výhody díky svému potenciálu téměř nulových emisí. Proto na zvýšení jeho výroby (například hydrolýzou vody) jako zdroje energie z obnovitelných zdrojů mají zájem i velké energetické společnosti a podporují výzkum v této oblasti.
Ten probíhá mimo jiné v rámci již zmíněného mezinárodního CETP projektu HiLife. Vědci z Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci (CXI TUL) se v něm zaměřují na hodnocení vhodnosti podzemních úložišť vodíku v různých evropských lokalitách z mikrobiologického hlediska.
„Pokud se bavíme o tom, že se mají globálně snižovat emise CO2, potřebujeme mít energetiku založenou na energii vyráběné čistou cestou, ideálně bezemisní. Při hydrolýze se pomocí elektrického proudu rozkládá voda na kyslík a vodík. Pokud je elektrická energie získávána z obnovitelných zdrojů, jako jsou solární nebo větrná energie, výsledný vodík je označován jako ‚zelený‘. Předpokládá se, že v budoucnu by se pro jeho výrobu mohla kromě obnovitelných zdrojů využívat i jaderná energie. A my hledáme vhodné lokality na ukládání tohoto ‚zeleného vodíku‘,“ říká RNDr. Alena Ševců, vedoucí Oddělení aplikované biologie CXI TUL, kde výzkum ve spolupráci se zahraničními partnery probíhá od října 2023. [A. Ševců se jinak na TUL zaměřuje na inovativní technologie v oblasti environmentálního inženýrství, přičemž cílem je zajištění efektivní a udržitelné úpravy vod — pozn. red.]
Foto: CXI TUL
(Kompletní článek si můžete přečíst v aktuálním vydání Technického týdeníku.)