Paliva budoucnosti
Vodík –
čistý zdroj
energie
Vodík je přirozeně se vyskytující chemický prvek. Je klíčovým stavebním kamenem pro energetické zásobování budoucnosti šetrné k životnímu prostředí.
Technologie zítřka, která má dopad již dnes
Vzhledem k globální klimatické krizi přijímají země po celém světě dalekosáhlá opatření, aby splnily své klimatické cíle a omezily globální oteplování na 1,5 stupně Celsia, jak stanoví Pařížská dohoda. Vývoj alternativních energetických systémů hraje ústřední roli, přičemž zvláštní pozornost je věnována vodíku jako čistému zdroji energie.
Vodík má jako zdroj energie budoucnosti obrovský potenciál. A již dnes má potenciál snížit dopady na životní prostředí, pokud je používán jako palivo. Proto se společnost DEUTZ již mnoho let intenzivně zabývá průkopnickou technologií vodíkových spalovacích motorů. Tak intenzivně, že již máme jeden v komerční výrobě.
Často kladené otázky
Vodík je přirozeně se vyskytující chemický prvek a klíčová složka budoucího energetického zásobování šetrného k životnímu prostředí. Vodík se obvykle vyskytuje ve formě molekuly a lze jej skladovat, přepravovat a používat jako nosič energie v plynné nebo kapalné formě pro přeměnu energie (přeměnu na elektřinu). Vodík se v přírodě obvykle vyskytuje ve formě sloučenin, a proto je nutné jej pomocí energie oddělit od výchozího materiálu bohatého na vodík. Mezi tyto materiály mohou patřit
- Zemní plyn
- Jiné uhlovodíky, jako je ropa
- Biomasa
- Voda
- Jiné sloučeniny obsahující vodík (např. amoniak NH3)
K oddělení těchto látek a výrobě čistého, nekombinovaného vodíku lze použít chemickou, elektrickou, tepelnou nebo sluneční energii. V závislosti na výrobním procesu se vyrobený vodík běžně označuje různými barvami.
Vodík je velmi hořlavý plyn. V závislosti na svém původu se však označuje různými barvami.
Zelený vodík se vyrábí elektrolýzou vody. K tomu se používá elektřina z obnovitelných zdrojů energie, které neuvolňují CO2 do atmosféry. Při výrobě zeleného vodíku se neuvolňuje CO2.
Šedý vodík se obvykle vyrábí z fosilního zemního plynu parním reformováním. Při tomto procesu vzniká přibližně 10 tun CO2 na tunu vodíku. CO2 se uvolňuje do atmosféry. Tento vodík je třeba nahradit vodíkem šetrným k životnímu prostředí.
Modrý vodík je šedý vodík vyrobený skladováním CO2 namísto jeho uvolňování do atmosféry (CCS, zachycování a skladování uhlíku). Tento proces umožňuje skladovat až 90 % CO2.
Oranžový vodík je vodík vyráběný z odpadu a zbytkových materiálů. Je považován za CO2 neutrální.
Tyrkysový vodík je vodík vyráběný tepelným rozkladem metanu (pyrolýza metanu). Místo CO2 produkuje pevný uhlík, který neuniká do atmosféry. Proces pyrolýzy metanu je stále ve vývoji.
Bílý vodík se nachází v přírodních ložiscích. Zda bude možné jej v budoucnu využívat, zatím není jasné. Vznik bílého vodíku a jeho transport v zemské kůře jsou stále málo prozkoumány.
Ve své čisté formě může být vodík skladován jako stlačený plyn v tlakových nádobách nebo jako kryogenní kapalina v izolovaných nádobách. Může být také chemicky vázán a skladován ve formě syntetických paliv nebo LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier). Tímto způsobem může být vázaný vodík také skladován za normálních podmínek v konvenčních nádržích na ropu a ropné produkty.
Stávající podzemní skladovací zařízení s pórovitou strukturou nebo solné jeskyně lze také považovat za stacionární skladovací zařízení pro plynný a chemicky vázaný vodík. V současné době se používají ke skladování zemního plynu a ropy.
Vodíkový motor je v podstatě plynový motor. To znamená, že je založen na stejných principech jako konvenční spalovací motor. Jinými slovy, na klasickém Ottově, neboli čtyřtaktním cyklu. Rozdíl spočívá v tom, že místo benzínu nebo nafty se spaluje vodík – a vzniká voda. Tlakový
regulační ventil na motoru přivádí vodík přicházející ze zásobníku na stabilní provozní tlak a reguluje množství přiváděného paliva. Plynný vodík je spolu se sacím vzduchem nasáván do komory pístu přes přívodní vzduchové potrubí. Píst stlačuje směs v této komoře, čímž zvyšuje teplotu a tlak. Zapalovací svíčka pak zapálí stlačenou směs vodíku a vzduchu, což způsobí rychlou expanzi plynů a tlačí píst dolů. Tento pohyb přeměňuje chemickou energii na mechanickou práci a pohání motor. Píst se poté opět zvedne a vytlačí spaliny – v tomto případě hlavně vodní páru – z válce do výfukového potrubí.
Navzdory rozdílům mezi vodíkem a konvenčními palivy, jako je benzín, plyn (např. LPF, CNG) a nafta, jsou klíčové komponenty, jako je kliková skříň válce, hlava válce a olejová vana, v podstatě stejné. Aby bylo zajištěno optimální spalování vodíku, je třeba upravit pouze přídavné díly – například vedení paliva a potrubí pro přívod čerstvého vzduchu a výfukové plyny, včetně turbodmychadla, senzorů a softwaru. Tyto potrubí mohou být díky vyššímu průtoku vzduchu při chudém spalování mírně zvětšeny. Velikost a hmotnost motoru však zůstávají prakticky nezměněny.
