Deklarovaným cieľom EÚ je zníženie emisií CO₂ do roku 2050 na nulu. To sa však podarí iba bez fosílnych palív. Aby bola pripravená cesta z pohľadu emisií CO₂ neutrálnej budúcnosti, je vodík ako zásobník energie pre budúcnosť nevyhnutný. Sektor výroby tepla je predurčený na používanie vodíka. Kúrenie v budovách by v budúcnosti malo priniesť väčší komfort a najmä omnoho nižšie emisie. Budúcnosť vykurovania praje kombináciám viacerých nových aj starých technológií, pričom vodík sa spolu s tepelnými čerpadlami považuje za základný kameň na ceste ku klimaticky neutrálnej Európe.
Čo je vodík a prečo je udržateľným zdrojom energie?
Vodík, chemický prvok označovaný ako H₂, je najhojnejší prvok vo vesmíre a dôležitá súčasť rôznych organických zlúčenín. Je to plyn bez zápachu, je bezfarebný a horľavý. Vyskytuje sa takmer všade v prírode, napríklad vo vode (v kombinácii s kyslíkom ako H₂O).
Po extrakcii vodíka sa môže plyn skladovať ako nosič energie a efektívne a udržateľne využívať na jej premenu. 1 kilogram vodíka obsahuje rovnaké množstvo energie ako 2,8 kilogramu benzínu. Na rozdiel od vykurovania plynom však spaľovanie vodíka neprodukuje žiadny CO₂. Vodík je ekologický a flexibilný zdroj energie.
Rôzne druhy vodíka
Vodík sa dá vyrábať rôznymi spôsobmi a v závislosti od nich ho môžeme rozdeliť do štyroch rôznych kategórií, ktoré odzrkadľujú aj jeho udržateľnosť:
- Zelený vodík
- Tyrkysový vodík
- Modrý vodík
- Sivý vodík
Ten posledný, sivý vodík, je v súčasnosti najbežnejší a cenovo najefektívnejší - vyrába sa však zo zemného plynu a je najmenej ekologický. Zelený vodík sa vyrába elektrolýzou vody. Elektrolýza vysiela cez látku elektrický prúd, aby došlo k chemickej reakcii. Ak elektrina pochádza z obnoviteľných zdrojov ako je veterná alebo solárna energia, vyrobený vodík sa nazýva „zelený“. Nevytvára žiadny CO₂ a preto ho odporúčame.
Prehľad vodíkového priemyslu – Ako sa vodík vyrába?
Kolobeh zeleného vodíka
S elektrinou z obnoviteľných zdrojov vyrába elektrolyzér z vody (H₂O) vodík (H₂) a kyslík (O₂). Týmto spôsobom vzniká ekologicky čisté palivo, ktoré je kľúčové pre dekarbonizáciu.
Prečo je vodík kľúčový pre dekarbonizáciu vykurovania?
Zmena klímy je pre ľudstvo jednou z najdôležitejších výziev súčasnosti. Využívanie vodíka a elektrifikácia dodávok tepla musia ísť ruka v ruke, aby sme dosiahli klimatickú neutralitu. Viac ako polovica vykurovacích systémov na Slovensku sa stále prevádzkuje na zemný plyn. Tomuto fosílnemu palivu však už odzvonil zvonček. Vodík má pomôcť výrazne znížiť emisie skleníkových plynov s takmer okamžitým účinkom.
Spôsoby využitia vodíka vo vykurovaní
Vývojári aktuálne pracujú s tromi hlavnými prístupmi k zavádzaniu vodíka do energetických systémov:
1. Primiešavanie vodíka do zemného plynu
Krátkodobým riešením je pridávanie vodíka do existujúcich sietí (až do 20-30 %). Už dnes by sa mohlo primiešavať 20 % vodíka do zemného plynu a mohli by sa výrazne znížiť emisie CO₂. Len pridaním 20 percent vodíka do sietí zemného plynu by sa emisie CO₂ znížili približne o sedem percent - rok po roku. Rýchly a účinný príspevok k ochrane klímy.
Testy v skúšobných laboratóriách ukázali, že je možné primiešanie vodíka do zemného plynu až do 30 %. Spoločnosť Vaillant sa ako exkluzívny partner podieľa na najväčšom teste v Nemecku s desiatimi súkromnými a jedným profesionálnym zákazníkom. Pilotný testovací projekt realizuje spoločnosť SPP-Distribúcia v obci na juhu Slovenska, kde do plynového potrubia primiešava 10 % vodíka.
Naše najnovšie generácie plynových kondenzačných kotlov - ecoTEC exclusive a ecoTEC plus - sú pripravené na budúcnosť. Fungujú až na 20 % vodíka alebo dokonca na 100 % bio-zemného plynu, a to všetko bez akýchkoľvek technických úprav alebo nastavení zo strany inštalatéra. Srdcom týchto kotlov je inovatívny systém riadenia spaľovania, ktorý automaticky detekuje typ plynu v sieti a prispôsobuje sa tak, aby dosiahol optimálnu účinnosť.
2. Kotly pripravené na H₂ (H₂-ready)
Moderné kondenzačné kotly sú technicky pripravené na zmesi zemného plynu s obsahom vodíka a v budúcnosti budú ľahko prestaviteľné na prevádzku na čistý vodík. Spoločnosť Viessmann vyvíja vykurovacie zariadenia, ktoré budú vhodné pre 100 % prevádzku s vodíkom, a ktoré sa budú dať bez problémov prestavať z prevádzky na zemný plyn.
Prvým krokom sú kotly pripravené na prevádzku s prímesou vodíka v zemnom plyne do 20 %. Dobrou správou je, že v súčasnosti sú otestované aj certifikované. Jedným z takýchto zariadení je inovovaný závesný kondenzačný kotol Tiger Condens (20 alebo 30 kW, A) a inovovaný závesný kondenzačný kotol Panther Condens (3 - 26 kW, A+/A). Vďaka novej technológii FlameFit sa dokážu prispôsobiť plynu s ekologickou prímesou, čo znamená, že automaticky nastavia spaľovanie podľa zloženia dodávaného plynu. Ten je spaľovaný efektívnejšie, množstvo spalín je redukované a vy šetríte životné prostredie aj svoju peňaženku.
Druhým krokom majú byť kotly pripravené na vodík, schopné pracovať s prímesou vodíka až do 100 % H₂. Pôjde o prechodnú generáciu plynových kotlov, fungujúcich najskôr s 20 % vodíkom. S tým rozdielom, že pomocou ďalšieho príslušenstva sa budú dať vylepšiť tak, aby fungovali na 100 % vodík.
3. Prevádzka na 100 % vodík
Dlhodobým cieľom je vývoj zariadení schopných spaľovať čistý zelený vodík, čo je nevyhnutné pre úplnú elimináciu emisií. Tretím a zároveň posledným krokom budú kotly na 100 % vodík. Experti hovoria o tom, že aktuálne sa v zahraničí tento typ paliva testuje v reálnych podmienkach. Napríklad v Nemecku už testujú vykurovacie zariadenia na 100 % vodík v rámci dvoch projektov. V Hohenwarte v Hornom Bavorsku celkovo desať domácností a škôlka prešli na 18 mesiacov na prevádzku so 100 % zeleným vodíkom na vykurovanie a ohrev vody.
Spoločnosť Viessmann v súčasnosti reviduje komponenty horákov spolu so systémami spaľovania, monitorovania plameňa a regulácie, aby sa prispôsobili špecifickým vlastnostiam spaľovania vodíka. Uvedenie na trh je v súčasnosti naplánované na rok 2025. Vodíkové kotly budú vyzerať rovnako ako dnešné závesné kondenzačné kotly na zemný plyn. Mali by eliminovať emisie CO₂, mať minimálnu uhlíkovú stopu, podobnú účinnosť, rozmery i inštaláciu a fungovať v kombinácii s radiátormi i podlahovým vykurovaním.
Spoločnosť Schwank vytvorila so systémom geniumSchwank prvý priemyselný vykurovací systém na svete na 100 % vodík. geniumSchwank je jediný infračervený žiarič na svete, ktorý umožňuje univerzálne použitie 100 % vodíka, zemného plynu alebo kvapalného plynu. Týmto novým, jedinečným vykurovacím systémom sa dosiahol dôležitý vývojový krok a inovatívny prelom vo využívaní a udržateľnosti H₂.
Technológia palivových článkov
Okrem spaľovania vodíka v kotloch existuje technológia palivových článkov, ktorá využíva elektrochemický proces nazývaný „studené spaľovanie“. V tomto procese sa vodík štiepi, pričom vzniká elektrická energia a teplo bez priameho spaľovania. Tento systém sa už úspešne využíva v stacionárnych zariadeniach pre domácnosti.
Vodík je popri kyslíku najdôležitejším zdrojom energie pre palivový článok. Táto čistá a perspektívna technológia sa používa vo vykurovacích zariadeniach Vitovalor PT2 a Vitovalor PA2, vyvinutých spoločne spoločnosťou Viessmann a japonskou technologickou skupinou Panasonic. V plynovom reformátore sa vodík získava za prítomnosti katalyzátora. V elektrochemickom procese sa vodík oddelený od zdrojového paliva štiepi a zároveň sa pridáva kyslík. Výsledkom je výroba elektrickej energie a tepla. Odborníci zastávajú názor, že CO₂ je jedným z hlavných faktorov spôsobujúcich globálne otepľovanie. Na druhej strane sa pri procese v palivovom článku uvoľňuje najmä voda, vďaka čomu je vodík veľmi šetrný k životnému prostrediu.
Porovnanie možností využitia vodíka na vykurovanie
| Technológia | Princíp | Výhody |
|---|---|---|
| Kondenzačný kotol H₂-ready | Spaľovanie zmesi plynov | Využitie existujúcej infraštruktúry |
| Palivové články | Elektrochemická reakcia | Výroba elektriny aj tepla naraz |
| Vodíkový generátor | Elektrolýza vody | Autonómna výroba paliva |
Budovanie infraštruktúry a výzvy
Využívanie vodíka bude uskutočňované postupne. Aby sa na Slovensku a EÚ čo najviac zamedzilo emisiám CO₂, dôležitú úlohu budú v budúcnosti zohrávať elektrina a obnoviteľné zdroje energie. Na tejto ceste však čaká ešte veľa výziev. Je potrebné vyvinúť normy, infraštruktúru aj výrobné kapacity. Na ich riešení sa pracuje každý deň. Avšak k tomu ešte chýba v celej Európe platná legislatíva.
V súčasnosti nemá väčšina krajín potrebnú potrubnú sieť na prepravu 100% vodíka. Závisí to od úspechu testovacích projektov, angažovanosti prevádzkovateľov plynárenských sietí a politického vývoja. V nadchádzajúcich rokoch sa bude rozširovať infraštruktúra potrebná na výrobu, skladovanie a distribúciu vodíka. Spolková vláda (Nemecko) predstavila svoju národnú vodíkovú stratégiu a plánuje dať k dispozícii celkovo deväť miliárd eur.
Predpokladá sa vznik takzvaných „hydrogen valleys“ - regionálnych vodíkových ekosystémov, kde bude výroba vodíka naviazaná na lokálne zdroje obnoviteľnej energie. Práve možnosť využiť existujúcu plynárenskú infraštruktúru a vykurovacie zariadenia typu plug-and-play (zapoj a funguj) povedú k tomu, že prechod na zelený vodík by mohol byť pre domácnosti jednoduchý a cenovo dostupný. Napriek technologickému pokroku musia odborníci dbať na bezpečnosť. Pri manipulácii s vodíkom je nutné dbať na tesnosť zariadení, pretože vodík je bezfarebný plyn bez zápachu.
Budúcnosť vykurovania s vodíkom
EÚ predpokladá, že dopyt po zemnom plyne v Európe sa citeľne zníži. Náklady za jeho spotrebu a geopolitická situácia zároveň zvyšujú tlak na majiteľov domov, aby prešli na iné vykurovacie zariadenia. Riešenia vykurovania so zemným plynom tu teda s nami budú aj naďalej, či už vo forme hybridných riešení (spolupráca plynového kotla s tepelným čerpadlom), alebo v rámci postupného prechodu na prímes vodíka do zemného plynu.
Nové technológie na báze vodíka budú prirodzenou voľbou tam, kde nebude technicky alebo ekonomicky možné použiť iné riešenia, napríklad tepelné čerpadlá. Uplatniť by sa mohli v mestskom prostredí, s využitím súčasných distribučných sietí zemného plynu s postupným prísunom vodíka. Tiež v existujúcich verejných budovách s decentralizovaným vykurovaním alebo v rámci hybridných systémov. Predpokladá sa dokonca vznik nových energeticky autonómnych obytných štvrtí naviazaných na lokálnu výrobu zeleného vodíka. Okolo roku 2030 by mohli vzniknúť ekologicky neutrálne a udržateľné „hydrogen valleys“, akési regionálne vodíkové ekosystémy.
Vďaka Európskej zelenej dohode podporuje Európska únia jednu z alternatív, ktorou je vodík. Výsledkom môže byť efektívnejšie vykurovanie a zníženie našej uhlíkovej stopy. Pripravme sa spolu - na vodík a na zelenú budúcnosť.
tags: #vykurovanie #domu #vodikom