Akumulace elektřiny do syntetických paliv (1)

Syntetická paliva – též e-paliva, zelená paliva nebo obnovitelná paliva – jsou způsob akumulace elektřiny. To znamená, že na počátku syntetických paliv je čistá elektřina, s jejíž pomocí se elektrolýzou vody získá nejjednodušší e-palivo – vodík. Ten se využije buď přímo, nebo se sloučí s uhlíkem a vzniknou uhlovodíky, například nafta nebo plyn. Cílem celého procesu je snižování emisí CO2.

Výtah z 1. části článku, který vychází v časopise Energie 21 č. 4/2020.

K výrobě syntetických paliv potřebujeme čistou elektřinu, vodík, uhlík a technologie. Cílem využívání syntetických paliv je snižování emisí CO2. Aby masové využívání syntetických paliv dávalo smysl, musí být pro jejich výrobu použita bezemisně získaná elektřina, tedy elektřina z obnovitelných nebo jaderných zdrojů.

Přitom až na výjimky (Norsko, Island) platí, že čisté elektřiny je málo. Je-li cílem dekarbonizace, musí bezemisní zdroje pokrýt nejen výrobu elektřiny, ale i spotřebu energie v ostatních sektorech, především v teple a v dopravě. To znamená, že pro dekarbonizaci potřebujeme výrazně více čisté elektřiny. Pokud bychom ale chtěli veškerou spotřebu fosilních paliv nahradit čistou elektřinou, potřebovali bychom násobky dnešních kapacit obnovitelných i jaderných zdrojů. To si lze těžko představit, natož realizovat. Vážně míněná dekarbonizace proto v první řadě znamená snížení spotřeby energie, abychom si u takto náročného úkolu „snížili laťku“.

Základním e-palivem a zároveň základní vstupní surovinou pro výrobu složitějších syntetických paliv je vodík. Jedná se o nejhojnější prvek ve vesmíru, přesto není snadné ho získat. Vodík je velmi reaktivní a v čisté podobě se na Zemi téměř nevyskytuje, vždy je navázaný ve sloučeninách. Abychom získali vodík, je potřeba ho z těchto sloučenin nejprve „oddělit“. A samozřejmě takovým způsobem, při kterém nevznikají nežádoucí emise. Tento požadavek vylučuje dnes nejběžnější způsoby získávání vodíku: z fosilních paliv. Kromě emisí touto cestou dochází k energetickým ztrátám. Než využívat fosilní paliva na výrobu vodíku pro energetiku, je výhodnější energeticky využít fosilní paliva rovnou.

Stejný případ platí u získávání vodíku z odpadních uhlovodíků (koksárenský plyn, skládkový plyn) nebo z biomasy. Je zbytečné štěpit již existující paliva na uhlík a vodík, abychom je později znovu sloučili na syntetická paliva. Máme-li k dispozici uhlovodíky, je energeticky výhodnější je využít přímo.

Další možností je využití odpadního vodíku, např. z výroby chlóru, ale takové zdroje jsou omezené, stejně jako další nadějné způsoby získávání vodíku, které se ale zatím komerčně neuplatnily (termochemické cykly, těžba vodíku z ropných polí nebo pomocí řas).

Z hlediska emisí vychází lépe získávání vodíku elektrolýzou (rozkladem) vody stejnosměrným proudem, kde jsou jedinými vedlejšími produkty čistý kyslík a teplo. Kromě elektřiny je tak potřeba i voda. Elektrolýza může probíhat více způsoby a každý má své výhody a nevýhody.

Účinnost průmyslové elektrolýzy se dnes pohybuje kolem 70 %, pokročilé metody se dostanou na 80–90 %. To jsou slušná čísla, ale nezapomeňme, že výsledkem elektrolýzy není energie, nýbrž vodík. Celková účinnost přeměny energie pak záleží na tom, jak se se získaným vodíkem naloží.*

V druhé části článku se zaměříme na získávání uhlíku, proces výroby syntetických paliv a na porovnání účinnosti různých způsobů akumulace elektřiny.

Jiří Zilvar, TZB-info.cz

Obrázky:

Technologie syntetických paliv se zdokonaluje. Foto Retha Ferguson/PEXELS.com

Vodíková čerpací stanice v Dánsku. Foto archiv/TZB-info

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *