Máte vodíkovou plničku? A mohla bych ji vidět?

Společnost Devinn slavnostně zahájila provoz vodíkového hospodářství v září 2023. Nyní ve svém sídle v Jablonci nad Nisou umí vodíkové projekty nejen vyvíjet, ale nově i vodík vyrábět a skladovat.

Vodíková plnička – nenápadný unikát

Soubor vodíkových nádrží s plnicí deskou, foto © TZB-info

Ve srovnání s jinými projekty Devinn vypadá vodíková plnička relativně banálně, přesto ji stavíme na první místo. Protože plnění vodíku není jen tak.

Zatímco LPG nádrž ve vozidle je pod tlakem několika desítek barů a plnění probíhá pod tlakem 10 barů, vodíková nádrž v autě je pod tlakem 350–700 barů, tedy řádově vyšším. Mezi plnící a plněnou nádrží je obrovský rozdíl tlaků, který by při jednoduchém přepouštění vedl k rychlému přehřátí a destrukci plněné nádrže i plničky. Tlak v obou nádržích se tak musí během plnění pečlivě kontrolovat a zároveň je nutné vodík před čerpáním podchlazovat na −20 až −40 °C.

Plnicí stanice pracuje s vodíkem, tedy s prvkem s nejmenší molekulou, který už při nízkých koncentracích se vzduchem tvoří výbušnou směs. Veškeré nádrže a potrubí tak musí být naprosto těsné nejen proto, aby vodík při velmi vysokém tlaku neunikal ven, ale i proto, aby se do soustavy nedostaly „nečistoty“ zvenčí. Uvozovky proto, že nejde o zrníčka prachu, ale o jiné látky obsažené ve vzduchu – tedy zejména molekuly dusíku a kyslíku. I velmi malé znečištění čerpaného vodíku vede ke snížení účinnosti (výkonu) palivového článku ve vozidle a je proto nežádoucí.

Soubor kompozitních nádrží s detektorem úniku vodíku, foto © TZB-info

Vysoké nároky na materiály, čistotu vodíku, těsnost a průběh plnění vedou k tomu, že vodíkových plniček je méně než šafránu.

Takže si pořídíte do svého skladu vodíkový vysokozdvižný vozík. A když si k němu chcete logicky pořídit i plničku, abyste ho mohli tankovat, budete ji shánět velmi obtížně. A právě tento příběh stál za vznikem první stacionární plničky Devinn.

Vznikla spojením jedné kompozitní tlakové lahve s plnicí „deskou“, tedy soustavou ventilů a potrubí pro správné plnění vodíku. A právě tato deska je výsledkem vývoje firmy Devinn. Jedna kompozitní nádrž pojme 14 kilogramů vodíku. Vodíkové vysokozdvižné vozíky je tak v ČR konečně jak tankovat!

Mobilní plnička vodíku bez kompresoru

Když vám ve vodíkovém autě dojde palivo, s kanystrem si pro vodík nedojdete. Sice si můžete dovézt tlakovou lahev, ale bez plničky stejně nemáte vodík jak dostat do vozidla.

Takže když jste potřebovali doplnit vodík do auta v místech, kde nebyla plnicí stanice, měli jste donedávna docela problém. Donedávna proto, že Devinn v září představil svou první verzi pojízdné vodíkové plničky a postavil ji na standardní přívěs. Ten stačí připojit za auto a můžete si přivést vodík i s plničkou všude, kam vede cesta.

100 kilogramů vodíku je uskladněno v souboru devíti kompozitních nádrží, ze kterých lze řízeným přečerpáváním dostat až 60 kilogramů vodíku při tlaku 350 barů bez nutnosti použít kompresor. 60 kilogramů není málo, takový objem a tlak by stačily k natankování zhruba 20 vodíkových vozidel Toyota Mirai. Její nádrž má kapacitu 5,6 kilogramů vodíku, ale v důsledku tlakování „pouze“ na 350 barů lze využít jen polovinu. I s polovinou nádrže ujede vodíkový Mirai přibližně 300 kilometrů, což už dnes v ČR stačí na dojezd k „nejbližší“ vodíkové plnicí stanici.

A funguje to i naopak. Pokud by v Devinn zrovna neměli dostatek vodíku, mohou sednout do auta, zapřáhnout přívěs, dojet si s „bandaskou“ k plnicí stanici a „normálně“ si na vozíku za autem přivézt domů až 100 kilogramů vodíku. Nebo takto jednoduše dovézt vodík na odlehlé místo do vodíkové elektrocentrály, o níž bude řeč níže.

Vozík s vodíkovou plničkou, foto © TZB-info

Vodíkový vozík je tedy velmi praktický, jen je celkem drahý. Při tom všem, co jsme si k tankování vodíku řekli, je jasné, že něco takového postavit není jednoduché, tím spíš, má-li se to celé legálně pohybovat po silnici. V tomto případě se jedná prakticky o prototyp, jehož cena neodráží ani tak cenu komponentů a materiálů jako hlavně vývoje, kterou jeho stavba vyžadovala. Orientační cena mobilní plničky je tak přibližně 400 000 eur (zhruba 10 milionů korun), podle velikosti a vybavení. Je to však cena kusové, nikoli sériové výroby.

Každopádně pokud vám ve vodíkovém autě dojde mezi poli palivo, bude takový vozík k nezaplacení.

Vodíkové hospodářství Devinn

Vývojáři Devinn v Jablonci nad Nisou nejsou závislí jen na nákupu a dovozu vodíku, ale nově si vodík ve svém sídle také sami vyrábí.

K výrobě vodíku slouží malý elektrolyzér s příkonem 5 kilowattů. Elektrolyzér vyrábí vodík o čistotě 99,9995 % tempem 1 kilogram vodíku za 12 hodin, čemuž odpovídá účinnost procesu přibližně 60 %. Vyrobený vodík je následně vysušen a uskladněn v přilehlé nádrži. Při tlaku 50 barů se do nádrže o objemu 12,5 metrů krychlových vejde 50 kilogramů vodíku. Jak elektrolyzér vypadá? Dozvíte se ve videu.

Vodíková nádrž na 50 kilogramů vodíku při tlaku 50 bar, foto © TZB-info

Nádrž i elektrolyzér jsou z důvodů bezpečnosti umístěny na střeše budovy. V případě vzniku nějaké netěsnosti tak nehrozí, že by se vodík začal někde hromadit v nebezpečné koncentraci. Na střeše je také celkem dobře zajištěna bezpečnost z pohledu omezení přístupu nepovolaných osob.

Elektřina pro elektrolyzér běžně pochází ze sítě, ale za slunečných dnů poslouží k výrobě vodíku i nová místní fotovoltaická elektrárna. Pak elektrolyzér vyrábí skutečně zelený vodík. Fotovoltaika má výkon 10 kilowattů. Ten není vyhrazený pro elektrolyzér, ale je k dispozici pro celý dům.

Vodíková elektrocentrála – čistý zdroj energie

Vůbec prvním vodíkovým projektem firmy Devinn byla vodíková elektrocentrála H2Base. Zatímco běžná elektrocentrála obsahuje pístový motor, a je tak zdrojem hluku, zplodin a vibrací, H2Base pracuje s vodíkovým palivovým článkem a baterií. Může se tak chlubit nejen nulovými emisemi, ale i podstatně klidnějším provozem. Tyto parametry se hodí například k napájení hudebních akcí nebo divadelních představení – a to jak vnitřních, tak venkovních. Jinak lze ale mobilní zdroj elektřiny použít všude, kde je potřeba.

H2Base tvoří dvě jednotky, každá na půdorysu jedné europalety. V první se nachází kompresor a palivový článek, tato jednotka tedy vyrábí elektřinu. V druhé jednotce je vyrovnávací baterie, střídač a monitoring, zajišťuje tedy flexibiní dodávku elektřiny s potřebnými parametry. Elektrický výkon H2Base je 25 kW (špičkový 30 kW), který lze přidáním dalších jednotek zvýšit až na 100 kW. Výstup může být stejnosměrný i střídavý a má buď formu běžných zásuvek nebo konektorů pro nabíjení elektromobilu.

H2base je kogenerace, to znamená, že jednotku lze napojit na topný okruh a využít i teplo z palivového článku. Elektrocentrála umí dodávat 25 kW tepla při výstupní teplotě 65 °C.

H2Bot – pojízdná nabíječka elektromobilů

H2Bot je mobilní nabíječka elektromobilů. Její pohyb je řízen přes dálkové ovládání a připojení nabíjecího konektoru k elektromobilu probíhá automaticky. Stejně jako elektrocentrála poskytuje elektřinu pro elektromobily i tam, kde není žádná přípojka. Na rozdíl od klasické elektrocentrály funguje bez hluku a emisí a na rozdíl od mobilní baterie může sloužit prakticky neustále s krátkými přestávkami na doplnění vodíku.

H2Bot s plnou nádrží vodíku poskytne elektromobilům 230 kilowatthodin elektřiny se standardním výkonem 50 kW DC, který lze na přání navýšit až na 120 kW.

Zajímá vás, jak vypadá H2Bot v akci? Podívejte se na video.

Palivový článek pro nákladní Tatru

O vodíku se hovoří jako vhodném palivu pro nákladní automobily. Tatra nechce zůstat pozadu, pro svůj první prototyp však potřebuje vodíkový zdroj energie – a ten pro ni vyvíjí Devinn. V přípravě jsou tak dva kusy palivových článků o výkonu 110 kilowattů. Jaké jsou další parametry budoucího pohonu vodíkové Tatry? Dozvíte se ve videu.

Proč si radši nepořídit baterie?

Vodíkové aplikace i vodík samotný jsou momentálně velmi drahé nebo obtížně dostupné. Mnoho zákazníků raději místo vodíku sáhne po čistě elektrickém řešení s klasickými akumulátory. Vodík má ale oproti elektřině navrch ve dvou parametrech – kapacita úložiště a rychlost tankování.

Vhodnost i ekonomika samozřejmě záleží na konkrétní aplikaci, ale obecně lze říct, že vodík se vyplatí při skladování pěti a více megawatthodin energie. Baterie o vyšší kapacitě jsou dražší, než srovnatelné vodíkové úložiště i se související infrastrukturou. Vodík se také více vyplatí tam, kde je k němu více aplikací. Jinak řečeno, když už si vodíkovou infrastrukturu pořídíte, je dobré, když s ní obstaráte více věcí. Např. nejen napájení vysokozdvižných vozíků, ale i třeba ukládání přebytků z fotovoltaiky, tankování vodíkových vozidel a další.

Rychlost tankování v kombinaci s levným ukládáním (oproti elektřině) je vhodná v provozech, kde je potřeba jet nonstop a není výhodné se zdržovat nabíjením baterií. Srovnatelnou rychlost nabídne výměna baterií, ale pak je potřeba mít více akumulátorů a střídat je, což je drahé.