Často se ozývá názor, že je možné regulovat a akumulovat elektrickou energii z přebytků OZE pomoci vodíkových zásobníků s následným generováním regulační energie. Nikdo ale neuvádí, kolik přebytků v různých obdobích roku vlastně může vzniknout v podmínkách ČR. Pokusíme se o to pomoci modelu, který by nám pomohl situaci přiblížit.
Tento článek se nezabývá technickou, bezpečnostní nebo ekonomickou stránkou vodíkové technologie jako zdroje (nosiče) energie. Tyto aspekty jsou publikovány a diskutovány v mnoha jiných publikacích. My zde uvedeme opomíjený aspekt, jestli by vodík mohl sloužit jako zdroj regulační energie v elektrizační síti pracující v podmínkách OZE plně závislých na povětrnostních podmínkách v průběhu roku.
1. Jaká je teorie akumulace a regulace pomoci vodíkových zásobníků?
Většina dokumentů o využití vodíku pro regulaci a akumulaci elektrizační soustavy se soustřeďuje na popis jak se vodík vyrábí a skladuje, ale chybí podstatná informace o tom, jak regulace bude probíhat v průběhu roku při proměnlivosti počasí. Viz např. Výroba vodíku pro regulaci OZE (Biom.cz) a další.
V podstatě dokumenty na toto téma uvádějí:
V dosahu zdrojů OZE bude generátor vodíku využívající přebytků, většinou elektrolytický, který v případě přebytku vygeneruje příslušné množství vodíku, zkomprimuje nebo přetransformuje do hydridů vodíku, uloží do nádrže a v případě nedostatku pomoci paroplynového generátoru nebo palivových článků vygeneruje příslušné množství energie. A tím tato alternativa pro regulaci končí.
My pokročíme o kousek dále a pokusíme se vyšetřit, jestli je takovýto zdroj pro regulaci postačující pro zajištění rovnováhy sítě v podmínkách provozu OZE.
2. Jaké jsou podmínky pro takovýto provoz?
2.1 Přebytky musí být v průběhu roku pokud možno rovnoměrné s malými výkyvy.
2.2 Zásoba vodíku musí být dostatečně velká, aby překonala déletrvající výpadek zdroje např. vlivem počasí.
2.3 Energie vygenerovaná vodíkovým zdrojem by měla být větší, než energie, která se spotřebuje na generování, komprimaci a uskladnění vodíku a produkci regulační energie.
3. Podmínka 2.1
Podle dokumentu 'Chytrá energie' pojede biomasa po celý rok na plný výkon svých zdrojů tak, aby pokryla roční produkci elektřiny 26 Twh, zajistila energii pro teplo ev. pro produkci biopaliv, takže nebude další kapacita pro přímou produkci vodíku z biomasy pro regulaci. Požadavky na regulační výkon tedy budou muset zajistit FV a VěE doplňující možnosti vodních elektráren.
Jak to bude probíhat v průběhu roku? :
V měsících 1,2,3 a 10,11,12 (zimní období) jsou přebytky tak malé, že ani nestačí doplňovat přečerpávací elektrárny ( PVE), takže vodíkové zásobníky není možné plnit.
V měsících 4 až 9 přebytky stačí pro načerpávání PVE, částečně naplní vodíkové zásobníky, které se však s ubývajícím sluncem již v 10. měsíci vyprázdní a až do 3. měsíce jsou prázdné.
Průběh produkce a spotřeby z OZE je možné ověřit v modelu Roční průběh .
Tento průběh je plně v moci přírodních zdrojů který nemůžeme žádná inovace změnit, pokud ovšem neporučíme větru dešti.
4. Podmínka 2.2
Zásobník vodíku se může plnit pouze v létě, kdy pomáhá udržet v chodu PVE, a mohla by být využita i pro částečnou akumulaci, ale nikoliv akumulační hodnotu pro déle trvající dodávku. V zimním období je regulace vodíkem nepoužitelná, protože nádrže budou prázdné a nemohou se doplňovat. Pokud někdo předpokládá se to nemůže stát, tak stačí selský rozum a rozhlédnout se kolem, co počasí dokáže.
5. Podmínka 2.3
Podle současných poznatků má vodíkový režim výroby, komprimace, skladování a zpětné produkce energie bilanci kolem 0, takže by nešlo o nějaký přínos, ale další spotřebu energie a další zatížení sítě. Ekonomický rozbor není předmětem tohoto článku.
Třeba připomenout, že i PVE nepřinášejí žádnou energii, jejich bilance je pasivní, spotřebuje se 1,36 x více energie než se vyprodukuje dle bilance PVE v ČR.
6. Závěr
Regulace i akumulace není žádná levná ani snadná záležitost. Pokud bude možné regulační zdroje dotovat z jiných zdrojů, tak to bude fungovat, pokud takové zdroje nebudou, tak nikoliv.
Rozbory efektivnosti by bylo možné provést i u jiných akumulačních a regulačních prostředků, to ale není předmětem tohoto článku.
Akumulace a regulace elektřiny pomoci vodíkových zásobníků
