Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> ATRAKTIVNÍ PROJEKTY - Vodík klepe na dveře
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura:

ATRAKTIVNÍ PROJEKTY - Vodík klepe na dveře

I když se o možnostech využití vodíku píše již řadu let, teprve nyní nastupuje do praxe všedního dne. Vodíkové technologie jsou v první dekádě 21. století v centru pozornosti na celém světě. I u nás se jimi zabývá několik výzkumných a vývojových pracovišť.

Jedním z nich je Ústav jaderného výzkumu v Řeži u Prahy. Sice se především věnuje výzkumu jaderných technologií nových jaderných reaktorů, ale se zlepšováním jejich parametrů nesouvisejí vodíkové technologie jen zdánlivě.

Kde vyrábět vodík?

„Vodík není zdroj energie, je to energetický nosič. To znamená, že se nedá těžit, musí se vyrábět,“ připomíná Ing. Luděk Janík, vedoucí oddělení vodíkových technologií divize jaderné bezpečnosti a energetiky ÚJV Řež, a dodává: „Pro jeho výrobu potřebujeme energii. Surovina je jednoduchá, do budoucna je voda jasným kandidátem. Nicméně někde potřebujeme tu energii získat, aby celý proces byl ekonomicky schůdný a bez emisí škodlivých látek. Nemám na mysli jen CO2, ale oxidy dusíku, polycyklické aromatické uhlovodíky a podobně.“

Za perspektivní řešení se považuje spojit výrobu vodíku s jadernými reaktory. Jsou to zejména jaderné reaktory 4. generace, jež pracují na jiných principech než ty dnešní. Jejich vývoj je v plném proudu a existují již prototypy, s jejichž komerčním nasazením se počítá v letech 2020 až 2025.

Dnešní jaderné reaktory pracují při teplotách 300 °C, přičemž budoucí budou mít provozní teplotu třikrát vyšší, čili 800–1 000 °C. Vysoké teploty umožňují provozovat takové způsoby výroby vodíku, jež dříve nebyly ekonomicky schůdné.

Prvním je vysokoteplotní elektrolýza vody. Je založena na stejném principu jako klasická elektrolýza, ale probíhá při teplotách okolo 800 °C. Zásadní výhodou je mnohem vyšší účinnost. Zatímco u klasické elektrolýzy hovoříme o 25 % (spolu s výrobou elektřiny), v nejlepším případě o 30 %, tak tady běžně o 45–50 procentech, a to je samozřejmě z ekonomického hlediska obrovský pozitivní posun!

Druhým způsobem je termochemické štěpení vody. V podstatě se jedná o sled několika chemických reakcí, při nichž se produkty a reaktanty vzájemně recyklují. Jako vstup slouží pouze teplo a voda a výstupem jsou vodík a kyslík.

„Tyto možnosti jsou velmi důležité,“ říká ing. Janík, „protože dnes je vodík výhradně vyráběn z ropy a zemního plynu, což vůbec neřeší problémy, které řešit chceme a potřebujeme. Vodík se dosud nepoužívá pro svůj energetický obsah, ale pro své chemické vlastnosti. Tento přístup se bude časem měnit, a to je důvod, proč to děláme. Když chceme prezentovat své názory, hledáme možnost, jak nejlépe široké veřejnosti demonstrovat vodíkové technologie a k tomu se nejlépe hodí doprava. Proto se podílíme na projektu vodíkové lodi a vodíkového autobusu, který sami koordinujeme.“

Vodíková loď v Hamburku

Výletní vodíková loď už od loňského léta vozí turisty po jezeru Alster v centru Hamburku, který se tak podle některých odborníků stal evropským hlavním městem vodíku. Výletní vodíková loď už od loňského léta vozí turisty po jezeru Alster v centru Hamburku, který se tak podle některých odborníků stal evropským hlavním městem vodíku.

Anotace
Výletní vodíková loď už vozí turisty po jezeru Alster v centru Hamburku.

Není to přehnané tvrzení, protože zde s velkým úspěchem jezdí také autobusy na vodík.

Projekt, který koordinuje město Hamburk, nese označení Zemships, čili Zero emisssion ships, tedy lodě bez emisí. Finančně je pokryt Evropskou unií a jeho rozpočet činí 2,4 milionu eur. Na jeho realizaci se podílí celá řada firem a mezi nimi i ÚJV v Řeži.

Elegantně řešená výletní loď z oceli a laminátu je dlouhá 25 metrů, široká více než 5 metrů, unese 72 tun nákladu či sto pasažérů, které může vozit rychlostí až 15 km/h. Mezi konstrukční rarity patří hydraulické snižování střechy, když pluje pod nízkými mosty.

„Měli jsme jako hlavní úkol navrhnout model systému pohonu,“ informuje ing. Janík. „Matematicky jsme modelovali a potom také vyzkoušeli velikost palivových článků a hledali jsme optimální řešení tak, aby se spotřebovalo co nejméně vodíku. Výsledek je slibný. Motor má výkon 50 kW a energie je uchována ve dvou olověných klasických akumulátorech. Palivové články jsou dva, každý o rozměrech 1,5 m krát 80 cm. Ten druhý slouží jako rezerva. Kdyby se totiž loď zastavila uprostřed jezera, mohla by se díky této záloze sama dostat ke břehu.“ A kdy bude podobná loď křižovat Vltavu? „Možná za několik let,“ dodává s nadějí v hlase ing. Janík.

Vodíkový autobus už na startu

Při výrobě některých chemických látek ve Spolaně Neratovice vzniká jako odpadní produkt vodík. Jsou ho tuny za den a experti hledají už delší dobu odpověď na otázkum, kam s ním? Zatím se jen v malé míře využívá k vytápění a jinak se pouští do vzduchu.Při výrobě některých chemických látek ve Spolaně Neratovice vzniká jako odpadní produkt vodík. Jsou ho tuny za den a experti hledají už delší dobu odpověď na otázkum, kam s ním? Zatím se jen v malé míře využívá k vytápění a jinak se pouští do vzduchu.

Anotace
Český vodíkový autobus s nejpokrokovějším řešením

Jako velmi ekonomické i ekologické se nabízí využití v dopravním prostředku. Samozřejmě při spotřebě 20 kg za den v jednom autobuse by se takový projekt nevyplatil, ale nasazení ve 200 tisících aut na českých silnicích by již ekonomické bylo.

Od úvah nebylo daleko k činům a v Neratovicích se už testuje první vodíkový autobus.

Jeho základem je běžný autobus vyrobený v roce 2005 ve firmě Iveco ve Vysokém Mýtě. V lahvích na střeše má uloženo 20 kg vodíku a dojezd činí 300 km. Bez větších obtíží by bylo možné zdvojnásobit dojezd pouhou výměnou za jiné tlakové lahve na 700 bar. Jedná se o běžný městský autobus. Dále se do projektu velmi úspěšně zapojila Škoda Elektric, a. s., která vyrábí mj. trolejbusy. Právě jejich zkušenosti byly zásadní. Je totiž známo, že vodíkové autobusy v Evropě neměly problémy s vodíkem, ale s řídicími systémy, měniči a podobně. Právě tyto úkoly má Škoda dobře zvládnuté.

„Bez nadsázky můžeme konstatovat, že máme technicky nejpokrokovější autobus na světě,“ říká ing. Janík. „Konstrukce je založena na trojitém hybridu, to znamená, že má tři měniče neboli tři zdroje energie. Jeden je palivový článek, druhý akumulátory a třetí ultrakapacitory. Poslední dva přijímají a vydávají elektřinu a rekuperují ji, takže účinnost je trojnásobná v porovnání s klasickými vodíkovými autobusy. Ty spotřebují 25 kg vodíku na100 km, ale náš autobus pouze 7 kilogramů! To je jeho zásadní výhoda.“

Anotace
Projekt první české vodíkové stanice

Karel Sedláček

Zdymadlo jako turistická atrakce

Byla to v roce 2002 obrovská sláva, na níž nechyběla ani anglická královna Alžběta II., když byl slavnostně zahájen provoz na vodní křižovatce Falkirk. Toto skotské město mezi Edinburgem a Glasgowem bylo známé především bitvou, v níž v roce 1298 podlehli Skotové Angličanům. Druhá významná událost se zde odehrála v roce 1746, kdy při jakobínském povstání bylo poraženo vládní britské vojsko.

Třetí událostí, jež vešla do historie, bylo zahájení provozu zdymadla Falkirk Wheel, což je obří kolo unikátní konstrukce.

Je třeba připomenout, že už v roce 1977 postavili první kanál z Grangemouthu přes Falkirk mezi řekami Clyde a Forth, který spojil Glasgow se západním pobřežím Skotska. V roce 1882 byl zahájen provoz v druhém kanále nazvaném Union Canal, spojujícím Falkirk s Edinburgem. Ovšem vodní doprava z Glasgowa do Edinburgu byla možná pouze díky 11 zdymadlům, protože výškový rozdíl mezi oběma městy činí 24 metrů. Plavba byla dlouhá a málo ekonomická. Proto v roce 1963 začala výstavba unikátně řešené vodní křižovatky, jež byla dokončena o 40 let později.

Toto první otočné zdymadlo na světě, které zvedá lodě o hmotnosti až 600 tun do výše 35 metrů, je poháněno motorem o výkonu pouze 22 kW. Tady se křižují oba původní kanály a výškový rozdíl je 35 metrů. Lodě zde odbočují do druhého kanálu díky komorám připomínajícím gondoly. Jedna loď vpluje do plavební komory v horní části a druhá v dolním kanále. Vodní výtah se pootočí a horní gondola sjede dolů a dolní vyjede nahoru. Během provozu se toto unikátní zdymadlo stalo také vítanou atrakcí pro turisty.

Anotace
Ze zdymadla se právem stala turistická atrakce.

Automatické metro v Helsinkách

Finská metropole bude mít od roku 2013 plně automatickou podzemní dráhu a vlaky budou jezdit bez řidiče. Atraktivní projekt si vyžádá náklady ve výši 100 milionů eur. Díky novému systému bude možné přepravit více cestujících, a přitom se zvýší jejich komfort. Intervaly mezi jednotlivými vlaky se sníží ze 4 na 2 minuty. Systém odolá i velkým mrazům, bude plně funkční až do teploty minus 40 stupňů Celsia. Modernizace zahrnuje i nový automatický řídicí systém, palubní komunikaci, otevírání dveří a informační systém pro cestující. Podobné automatické dopravní systémy se už uplatňují například v Paříži, Pekingu nebo v New Yorku a brzy budou uvedeny do provozu v Budapešti, Istanbulu a Barceloně.Finská metropole bude mít od roku 2013 plně automatickou podzemní dráhu a vlaky budou jezdit bez řidiče. Atraktivní projekt si vyžádá náklady ve výši 100 milionů eur. Díky novému systému bude možné přepravit více cestujících, a přitom se zvýší jejich komfort. Intervaly mezi jednotlivými vlaky se sníží ze 4 na 2 minuty. Systém odolá i velkým mrazům, bude plně funkční až do teploty minus 40 stupňů Celsia. Modernizace zahrnuje i nový automatický řídicí systém, palubní komunikaci, otevírání dveří a informační systém pro cestující. Podobné automatické dopravní systémy se už uplatňují například v Paříži, Pekingu nebo v New Yorku a brzy budou uvedeny do provozu v Budapešti, Istanbulu a Barceloně.

Anotace
Automatické metro je ekonomické a bezpečné.

-ks-

ksedlacek@iol.cz

Další články

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: