Budovy, které si vlastní energii i pro zimu: Japonský model kombinace soláru, baterií a vodíku

Problém sezónních mezer: Proč baterie nestačí?

Každý odborník na obnovitelné zdroje ví, že největší výzvou pro dekarbonizaci není samotná výroba elektřiny, ale její ukládání. Zatímco baterie (Li-ion) jsou vynikající pro vyrovnávání krátkodobých výkyvů – například když se na hodinu zastíní slunce nebo když večer klesne výkon – jejich kapacita pro dlouhodobé ukládání je limitovaná. Pokud bychom chtěli pomocí běžných baterií uskladnit energii vyrobenou v srpnu pro použití v prosinci, náklady by byly astronomické a fyzikálně prakticky neproveditelné pro běžné budovy.

Zde přichází na scénu vodík. Projekt realizovaný společností Taisei Corporation v Jokohamě demonstruje, jak lze využít přebytečnou energii z fotovoltaických panelů k výrobě vodíku pomocí elektrolýzy. Tento vodík pak slouží jako energetický nosič, který lze uchovávat po dlouhou dobu a v případě potřeby jej pomocí palivových článků opět přeměnit na elektřinu.

Trojsměrný systém: Jak to celé funguje?

Inovativní přístup Taisei spočívá v inteligentním řízení tří různých vrstev ukládání energie. Tento model vytváří komplexní ekosystém, který dokáže reagovat na různé časové horizonty:

• Krátkodobé ukládání (Baterie): Elektřina z FVE se ukládá do baterií pro okamžitou spotřebu během dne nebo večera. Baterie řeší "denní cyklus".
• Dlouhodobé ukládání (Vodík): Když je produkce solární energie vyšší než aktuální spotřeba a baterie jsou plné, přebytek energie pohání elektrolýzer. Ten rozloží vodu na vodík a kyslík. Vodík se uloží v nádrži.
• Sezónní překlenutí: V období, kdy je solární výkon nízký (zimní měsíce), je vodík vyčerpáván. Skrze palivové články se z něj opět vyrábí elektřina pro potřeby budovy.

Podle informací publikovaných v pv magazine je klíčovým prvkem tohoto systému využití nízkotlakého vodíku. To je zásadní technologický krok, protože vysokotlaké systémy jsou nákladné a vyžadují extrémní bezpečnostní opatření, což je v hustě osídlených oblastech, jako je Jokohama, problematické.

Nízkotlaký vodík: Bezpečnost a efektivita v centru města

Tradiční vodíkové technologie často pracují s extrémně vysokými tlaky, což zvyšuje riziko úniku a komplikuje konstrukci nádrží. Taisei se však zaměřuje na systémy pracující při nižších tlacích. To umožňuje:

1. Snížení nákladů na konstrukci a údržbu úložišť.
2. Zvýšení bezpečnosti při integraci přímo do městské infrastruktury a komerčních budov.
3. Snazší integraci do stávajících stavebních projektů, kde je prostor pro masivní tlakové nádoby omezený.

Proč by se to mělo zajímat i nás v Evropě a ČR?

Ačkoliv je projekt v Japonsku, jeho principy jsou přímo aplikovatelné na evropský trh. Evropská unie v rámci Green Dealu masivně investuje do vodíkové ekonomiky, ale stále hledáme způsob, jak tyto technologie přivést z průmyslových areálů až k jednotlivým budovám a čtvrtím.

V České republice, kde se také postupně zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů, čelíme podobným výzvám. Se zvyšující se penetrací fotovoltaiky v domácnostech a komerčních objektech narazíme na problém přetoků energie v létě a deficitu v zimě. Pokud se podaří technologie nízkotlakého vodíkového úložiště zlevnit a zmenšit, můžeme se dočkat budov, které budou energeticky nezávislé nejen během dne, ale i během celých měsíců s nízkou intenzitou slunečního záření.

Tento model představuje posun od centrálního energetického systému (kde vše závisí na velkých elektrárnách) k decentralizované, odolné síti, kde každá budova funguje jako malá, inteligentní elektrárna, která dokáže spravovat své zdroje i pro nejhorší sezónní období.