Vodík do trubek. Nejlehčí plyn se má stěhovat do plynovodů

Odborníci řeší, jak přebytečnou elektřinu natlačit do plynovodů a následně do zásobníků. Prostředkem má být technologie power to gas (P2G) a vodík, který má sehrát klíčovou roli v čisté energetice budoucnosti.

Vodík do trubek. Nejlehčí plyn se má stěhovat do plynovodů
ilustrační foto | Shutterstock.com

Letos 15. února v osm hodin a 50 minut spotřebovávali Češi nejvíce elektřiny v historii. Důvodem bylo mimořádně chladné počasí. S příchodem jara však období vysokých odběrů končí, vlivem delších dnů a vyššího osvitu naopak poroste výroba. Kdyby bylo možné uskladnit „jarní“ energie do zásoby na zimu, vyřešila by se značná část problémů současné energetiky.

To jde však s elektřinou dost těžko. Tu lze sice už dnes spolehlivě akumulovat, ať už tradičním způsobem v přečerpávacích elektrárnách, nebo v moderních bateriích, jde ale o uskladnění krátkodobé, nikoli sezonní. Co však nedokáže elektřina, dovede spolehlivě plyn. Nejen Česko každoročně napěchuje své zásobníky zemním plynem, se kterým si pak vystačí na celou topnou sezonu.

Tímto směrem se v současnosti ubírají i úvahy zástupců Českého plynárenského svazu, EGÚ Brno a Vysokého učení technického v Brně. Společně se zabývají tím, jak přebytečnou elektřinu natlačit do plynovodů a následně do zásobníků. Prostředkem má být technologie power to gas (P2G) a vodík, který má sehrát klíčovou roli v čisté energetice budoucnosti.

Dvě procenta nebo víc

Vodík má četné využití v průmyslu, stále častěji se však mluví o jeho používání v mnoha dalších oblastech. Pokud se vyrábí prostřednictvím elektrolýzy z elektřiny z obnovitelných zdrojů, jde o takzvaný zelený, tedy obnovitelný vodík, který by nejen Česku pomohl k dosažení evropských klimatických cílů.

V současnosti je vodík nejblíže k rozšíření mimo průmyslový sektor v dopravě, ta je ale problémem sama o sobě. Unipetrol Orlen aktuálně buduje u několika svých čerpacích stanic Benzina plničky pro automobily poháněné vodíkem. Tam se však bude prvek podle specialisty komunikace Unipetrolu Michala Procházky dopravovat prostřednictvím automobilových nákladních tlakových zásobníků. „Kapacita jednoho závozu se bude pro naše stanice pohybovat přibližně mezi 100 a 140 kilogramy vodíku,“ přibližuje Procházka.

To však neřeší transport vodíku při větších objemech a na větší vzdálenosti. Čeští plynaři proto začínají připravovat na transport vodíku i tuzemské plynovody. V teorii zní všechno téměř jednoduše. V době vysoké výroby a nízké spotřeby by se elektřina z fotovoltaiky a větrných parků prostřednictvím elektrolýzy transformovala na vodík, který by se pak mísil se zemním plynem v plynárenské soustavě. Spolu s ním by se tak mohl přepravovat, skladovat a následně i spotřebovávat v koncových zařízeních od domácích sporáků po teplárenské kotle.

Už i v Česku buduje Unipetrol Orlen první plničky pro vodíková auta, které bude zásobovat nákladními vozy. Pro transport větších množství na větší vzdálenosti se uvažuje o plynárenských trubkách.
Shutterstock.com

Podle šéfky ČPS Lenky Kovačovské by se zelený vodík do českým plynovodů mohl dostávat v zásadě dvěma způsoby. Jednak spolu se zemním plynem ze zahraničí. Třeba v Německu se už s vodíkem v plynárenské soustavě čile experimentuje, a ten by se tak do Česka časem dostal už smíchaný se zemním plynem plynovodem Opal ze severu. Mluví se však i o výstavbě obřích větrných parků na Ukrajině, a tedy o východní trase přes Slovensko a plynovod Družba. Druhou možností je výroba z domácích obnovitelných zdrojů, jejichž podíl na konečné spotřebě energie má do roku 2030 vzrůst na 22 procent.

Jenže na rozdíl třeba od biometanu má vodík jiné vlastnosti než zemní plyn, a není tak jasné, jaké množství ho plynárenská infrastruktura snese. „Ukazuje se, že by neměl být problém přimíchávat vodík do dvou procent. To by nemělo mít žádný negativní dopad na plynárenskou infrastrukturu včetně zásobníků a koncových spotřebičů. Všechno nad dvě procenta je potřeba prozkoumat,“ vysvětluje Kovačovská.

Trojice zmíněných institucí proto získala grant 5,5 milionu korun od Technologické agentury ČR na projekt, v jehož rámci mají prověřit připravenost plynárenské infrastruktury na vtláčení vodíku. „Vodíková molekula je mnohem menší, a tím pádem i mnohem prostupnější. Veškerý systém regulačních stanic, závitů a podobně musí být mnohem důkladnější,“ nastiňuje možné svízele analytik EGÚ Brno Michal Kocůrek, který se na projektu podílí. Dalším problémem je takzvané vodíkové křehnutí oceli. Zjednodušeně řečeno může vodík v kontaktu s ocelí poškodit plynárenské trubky.

Nejméně efektivní akumulace

Podle Kocůrka by mohlo mít smysl přidávat k zemnímu plynu deset, možná až dvacet procent vodíku. I to se už v zásadě děje. Aktuálně to zkouší německý E. ON, respektive jeho dceřiná firma Avacon, která provozuje elektrické a plynové sítě ve čtyřech spolkových zemích na severozápadě Německa. Ta plánuje začít přimíchávat dvacet procent vodíku do plynárenské infrastruktury zásobující několik obcí kolem vesnice Schopsdorf v Sasku-Anhaltsku.

V jaké fázi projekt je, není ovšem jasné. Německá média uvádějí hned několik termínů, kdy se mělo nebo má s vtlačováním odstartovat, a společnost Avacon na dotazy týdeníku Hrot nereagovala.

Není to ovšem tak, že by se v trubkách pod Českem někdy v budoucnosti nacházela setrvale pětina zeleného vodíku. Důvodem je i to, že P2G představuje prozatím v zásadě ekonomicky i energeticky nejméně efektivní formu akumulace. Transformace elektřiny na plyn by tedy měla odstartovat až ve chvíli, kdy se veškerá zelená elektřina klasicky spotřebuje a zbytek uloží v přečerpávacích elektrárnách či velkokapacitních bateriích. Až poté by měla přijít na řadu elektrolýza.

Na otázku, jaký je teoretický vodíkový potenciál tuzemských výrobců zelené elektřiny, má sice odpovědět až separátní studie, jejíž výsledky by měly být známy do několika týdnů, s největší pravděpodobností to ale nebude dvacet procent kapacity plynovodů.

Na lokální úrovni se však tohoto podílu dosáhnout může. Kocůrek dává za příklad horskou oblast, která je spíše řídce osídlená, není tam tedy vysoká spotřeba zemního plynu ani elektřiny, jde však o ideální lokalitu pro stavbu větrného parku. Ten může v průběhu větrných dní vyrábět více elektřiny, kterou bude mít smysl proměnit na vodík. „V takové oblasti nejspíš ale nebude velký odběr plynu, tudíž jím trubky nebudou naplněné, a pokud se do nich bude vstřikovat vodík, může se dostat nad hranici dvou procent,“ vysvětluje Kocůrek.

Vodíkovody skrz Evropu

Ve větším množství než dvacet procent by se nicméně nejspíš už vyplatila stavba vlastního vodíkovodu. Nicméně úvahy směřují i k úplné transformaci současných plynovodů pro přepravu stoprocentního vodíku. V tomto případě jde už o hodně futuristické plány, i těmi se však provozovatelé přepravních soustav včetně českého Net4Gas zabývají. Loni vznikla z iniciativy jedenácti evropských provozovatelů plynárenské infrastruktury studie European Hydrogen Backbone o možnosti vzniku evropské páteřní sítě vodíkovodů. Premisou je především očekávaná výstavba obřích větrných parků v Baltském a Severním moři, kde mají vzniknout celé větrníkové ostrovy produkující H2.

Podle studie je reálné, že by v Evropě mohlo do roku 2040 existovat 23 tisíc kilometrů vodíkového potrubí, přičemž 75 procent z toho by vzniklo transformací existujících plynovodů se zemním plynem. To by odhadem přišlo na 27 miliard až 64 miliard eur.

Česko by sehrálo roli hlavně jako transportní země. V první fázi kolem roku 2035 by se přeměna mohla týkat jedné z trubek plynovodu Gazela, spojujícího sever Německa s jihem přes české území, o pět let později i propojení Německa se Slovenskem.

Jako v mnoha jiných případech jsou však i v tomto směru úvahy byznysu daleko před legislativou. „V současné době energetická legislativa vůbec nezná ani pojem vodík jako energetický plyn. To ilustruje, v jaké fázi akceptace vodíku v plynárenství jsme,“ říká Kovačovská.

Aktuálně chybí Česku i vyhláška k vtlačování biometanu, který se už v odpadové bioplynce skupiny Energy financial group v Rapotíně u Šumperka reálně vyrábí. Stejně tak poslanci hospodářského výboru nedávno s nesmyslnými argumenty zamázli pozměňovák k novele energetického zákona, který by v zásadě jen přestal legislativě ignorovat existenci velkokapacitních baterií v Česku.

Vodík by měl vzít na vědomí až vznikající nový energetický zákon, jehož přijetí však zcela jistě nebude záležitostí současné vlády. Cesta H2 do českých plynovodů tak bude ještě dlouhá.

Článek vyšel v tištěném vydání týdeníku Hrot.

Týdeník hrot

  • Testování ve školách je vládní trapas
  • Čím se liší konzervativec od liberála?
Objednat nyní