Vodík nabíjel bateriovou loď na Temži: Efektní test v Tilbury ukázal limity vodíkového řetězce

Plovoucí vodíkový generátor u mola

Inženýrské řešení představené v Tilbury využilo mobilní jednotku vybavenou pěti palivovými články značky Ballard. Celý systém na plovoucí bárce fungoval jako dočasný zdroj energie pro plavidlo kotvící u mola. Samotná loď však nebyla poháněna vodíkem — šlo o čistě bateriové elektrické plavidlo, které z vodíkového generátoru pouze čerpalo energii do svých akumulátorů.

Ukázka, o níž informoval server CleanTechnica, cílila na reálný a velmi rozšířený problém moderních přístavů: omezenou kapacitu lokální distribuční sítě. Když komerční elektrická loď připluje k molu, vyžaduje během krátkého intervalu nabíjecí výkon v řádu stovek kilowattů až jednotek megawattů. Místní trafostanice a kabelové trasy v historických přístavních areálech na takové nárazové zatížení často nestačí a jejich posílení bývá zdlouhavé i investičně náročné.

Fyzika a ztráty: Problém 3,1 ku 1

Ačkoliv vodíkový generátor bez obtíží dodal požadovaný výkon, zásadní slabinou zůstává celková účinnost celého procesu. Aby mohl vodík sloužit k nabití baterie, musí projít složitým řetězcem konverzí:

• Elektrolýza: Výroba zeleného vodíku z obnovitelné elektřiny a vody vykazuje účinnost okolo 65 až 70 %.
• Komprese a logistika: Stlačení plynu na vysoký tlak, jeho transport do přístavu a skladování odčerpávají další energii.
• Zpětná konverze v palivovém článku: Palivové články přeměňují vodík zpět na elektřinu s účinností pohybující se kolem 50 %.

Podle samotných technických podkladů provozovatele vyžaduje celý cyklus přibližně 3,1 MWh primární elektřiny na vstupu do elektrolyzéru, aby systém na konci dodal 1 MWh využitelné elektrické energie do baterie lodi. Zhruba dvě třetiny vložené čisté energie se tak ztratí ve formě odpadního tepla. Podobné vystřízlivění z provozních nákladů a složitosti vodíkové logistiky už dříve vedlo k přehodnocení projektů i v jiných odvětvích dopravy — příkladem je přechod od vodíku k bateriím na železnici v Německu.

Bateriové úložiště jako přímá konkurence

Problém špičkového odběru v přístavu lze přitom vyřešit přímější a energeticky úspornější cestou. Standardní stacionární bateriové úložiště (BESS) umístěné na nábřeží dokáže odebírat elektřinu ze slabší sítě průběžně nízkým výkonem v době, kdy u mola žádná loď nestojí. V okamžiku připlutí plavidla pak akumulátor uvolní energii vysokým výkonem přímo do palubních baterií.

Při využití bateriového bufferu dosahuje celková účinnost cyklu (ze sítě přes stacionární baterii do lodi) hodnot přes 85 %, což dramaticky snižuje provozní náklady na každou dodanou megawatthodinu. Další alternativou pro specifické linky je systém rychlé výměny bateriových kontejnerů, který úplně odděluje čas nabíjení od doby obratu plavidla v přístavu.

Kde dává mobilní vodík smysl?

Skutečnost, že vodíkový generátor v Tilbury nepředstavuje optimální řešení pro stálé přístavní terminály, neznamená, že technologie nemá uplatnění. Mobilní jednotky na vodík se osvědčují v místech, kde elektrická síť zcela chybí nebo je její zřízení nemožné — například na odlehlých stavbách, při kulturních a sportovních akcích v terénu nebo při filmových produkcích, kde nahrazují hlučné a kouřící dieselagregáty.

V námořním sektoru se však trh jasně polarizuje. Krátké příbřežní trasy, trajekty a vnitrozemská plavidla spoléhají na přímou elektrifikaci a baterie. Naopak dálková námořní doprava vyžaduje vysokou energetickou hustotu, kterou baterie zatím nenabízejí — tam se však vývoj neubírá k čistému vodíku v palivových článcích, ale k syntetickým palivům, jako je zelený metanol nebo čpavek, kde má výroba zeleného vodíku své nezastupitelné místo jako základní chemická surovina.