Žijeme v době zásadních strukturálních proměn energetiky vyspělých zemí světa. Mezi hlavní dva důvody těchto změn patří legislativní tlak, jehož cílem je snížení zátěže životního prostředí, a technologický pokrok, který přináší dostupnost alternativních zdrojů energie.
Můžeme očekávat, že podíl obnovitelných zdrojů a alternativních paliv poroste. Fosilní paliva budou vytlačována postupně a pravděpodobně budou nahrazena mixem alternativních paliv, do nějž zejména bude patřit elektřina CNG, LNG a vodík.
Pravděpodobně nejčastěji se každému při diskusi o alternativních palivech vybaví elektřina. Vývoj elektromobilů postupuje kupředu velmi rychlým tempem, a to i z důvodu zavádění nových regulací a snaze dosáhnout cílů Evropské unie, která do roku 2050 očekává masivní přechod na elektromobilitu. Je ale elektřina opravdu tak ekologická? Přestože elektrický pohon ekologický je, výroba elektřiny už tolik ne. Proto je potřeba postupně přejít k ekologickému způsobu jejího získávání, tedy z obnovitelných zdrojů.
CNG, LNG, elektřina či vodík?
Výhodou elektromobilů jsou jejich téměř nulové emise, nízké náklady a jejich snadné nabití. Nevýhodou elektrického pohonu jsou pak takzvané nepřímé emise, které jsou vypuštěny do atmosféry tepelnými elektrárnami, a ekologická zátěž pro životní prostředí při výrobě elektrických baterií. Přestože se tedy elektromobily pravděpodobnou stanou vozidly budoucnosti, k jejich 100 % udržitelnosti vede ještě dlouhá cesta.
Plán Evropské unie a vize asociace FuelsEurope, která předpokládá kompletní dekarbonizaci dopravních pohonných hmot do roku 2050, přikládají mimo jiné velký význam nízkouhlíkovým kapalným palivům, jako je LNG. Jedná se o zkapalněný zemní plyn, který se vyrábí zkapalněním a kondenzací zemního plynu. Vzhledem k tomu, že při jeho vzniku nedochází ke vzniku emisí, jsou vhodným alternativním palivem v nákladní, námořní a letecké dopravě.
Poměrně ekonomickou variantou je také stlačený zemní plyn neboli CNG. To je oproti LNG využíváno ve všech typech vozidel a v mnohem větším měřítku. Kromě toho, že je CNG díky jeho spalinám neobsahujícím žádný oxid siřičitý ekologičtější než fosilní paliva, výrazně s ním řidiči ušetří – jedná se totiž o nejlevnější palivo na trhu a majitel takového motoru je osvobozen od placení silniční daně. Vozidla na CNG jsou navíc velmi tichá. Nevýhodou je jejich omezení při vjezdu do podzemních garáží, povinná pravidelná kontrola těsnosti systému a zkouška tlakového zásobníku a závislost dodávek stlačeného zemního plynu na politicky nestabilních státech.
Co se týče dlouhodobé udržitelnosti, nad všemi alternativními pohony vyniká vodík. Současný výzkum se zaměřuje na využití vodíku spíše pro palivové články než jako palivo pro spalovací motory. Vodík má několik výhod – jedná se o nejčastěji se vyskytující prvek na zemi a provoz vozidel na palivové články je bez škodlivých emisí, protože jediný vedlejší produkt spalování je čistá vodní pára. Unikající vodík, který se v atmosféře spojí s kyslíkem a produkuje vodu, je navíc mnohem bezpečnější než benzín, jenž zůstává na zemi a může vznítit. Další velkou výhodou vozidel na vodík oproti automobilům na elektřinu je i délka tankování – natankování takových aut trvá přibližně stejně dlouhou dobu jako vozidel na benzín.
V současné době má však vodík také řadu praktických nevýhod – technologie využití vodíku v dopravě prozatím není natolik vyspělá, aby se prosadila „masově“ v sériové výrobě, v řadě zemí neexistuje pro něj síť plnících stanic a velmi obtížně se přepravuje.
Různé logistické postupy
Logistika jednotlivých pohonů se liší na základě jejich skupenství a odvíjí se od jejich fyzikálních vlastností. LNG se v závislosti na vzdálenost dopravuje v dokonale izolovaných nádržích, takzvaných kryogenních tancích, a to po moři, za pomocí železnice nebo nákladní dopravou. LNG je přepravováno buď do distribučních terminálů, kde je znovu zplyňováno a dále distribuováno potrubím, nebo rovnou ke konečným zákazníkům. Platí, že nejvýhodnějším způsobem přepravy LNG na kratší vzdálenosti je za pomoci plynovodů a pro delší vzdálenosti a v místech, kde není výstavba plynovodů možná, se využívá doprava trajekty. Výhodná při přepravě je jeho velmi nízká hustota – LNG má cca 600krát menší objem než zemní plyn.
U CNG proces nákupu a prodeje stlačeného plynu spočívá v jeho naskladnění do takzvané tlakové banky plynu, která se nachází v technologii stlačování. „Naskladnění je realizováno z distribuční soustavy příslušného provozovatele tak, že ho kompresor takzvaně nasává, filtruje a stlačuje na požadovaný plnící tlak. Takto stlačený zemní plyn je uložen v tlakové lahvi, ze které je dále filtrován a na základě řídícího systému probíhá řízené plnění přistavených vozidel,“ vysvětluje Petr Vojáček, manažer pro CNG v ATM energy.
„Co se týče bezpečnosti provozu, celé zařízení podléhá mnoha revizím jednotlivých částí technologie. Na samotném zařízení dále probíhají denní, 14denní a půlroční kontroly realizované proškoleným personálem a revizními techniky. Veškeré zápisy z těchto kontrol jsou pečlivé uschovány a připraveny k nahlédnutí příslušným orgánům a kontrolám,“ dodává Petr Vojáček.
Problémem je hustota vodíku
K přepravě a distribuci vodíku se používá vícero postupů. Prvním z nich představuje distribuce potrubím, a to buď stávající infrastrukturou k přepravě zemního plynu, která je však z důvodu nutnosti zajistit bezpečné míchání vodíku se zemním plynem v potrubích náročná, nebo novým potrubím určeným přímo k přepravě vodíku. Další možné způsoby přepravy vodíku mohou být zajišťovány prostřednictvím nákladních vozidel nebo lodní dopravou. Při těchto přepravách jsou využívány velké nádrže, případně malé až střední nádrže obklopené klecí pro větší bezpečnost. Třetí možnost, jak vodík distribuovat, spočívá ve speciálních zásobníkách, kde se skladuje zkapalněný nebo stlačený vodík. Tyto nádrže však musí být velmi odolné, aby při jejich poruše nedošlo k výbuchu.
Největším problémem, který je potřeba vyřešit pro široký rozvoj vodíkové mobility, je velmi nízká objemová hustota vodíku, která je 3,2krát nižší než u zemního plynu. Z toho důvodu musí být tento plyn zkapalněn či stlačen, což nese bezpečnostní rizika, jelikož stlačený vodík může být výbušný. Další problém představuje nutnost zkapalňování vodíku při teplotě -253 °C, což je energeticky náročné, a také jeho schopnost zvyšovat křehkost skladovacích materiálů a fakt, že se předpisy pro jeho skladování v různých zemích liší.
Elektřina není nebezpečnější
Co se týče elektřiny, na rozdíl od kapalných a plynných paliv není v jejím případě potřeba řešit odpar, těkavost látek, tlakové nádoby a jiné bezpečnostně náročné technologie pro práci a přepravu paliva. Je však potřeba mít bezpečnou elektrorozvodnou síť.
„Dobíjecí stanice lze v podstatě rozdělit na dva základní typy. Standardní dobíjecí stanice, které nabíjejí vozidlo střídavým proudem AC o výkonu max. 22 kW, a pak vysoce výkonné dobíjecí stanice, které nabíjejí auta stejnosměrným proudem DC o výkonu až 350 kW,“ říká Vojtěch Fried, vedoucí oddělení Elektromobility a Smart City v Pražské energetice.
„Zajistit „palivo“ do těchto stanic je úkolem elektrorozvodné sítě. Systém zásobování dobíjecích stanic pro elektromobily má tedy stanovená zcela jasná pravidla. Každá dobíjecí stanice pro elektromobily má jedno přípojné místo do distribuční soustavy. Ta nabídne buď nízké napětí NN – 0,4kV nebo napětí vysoké VN – 22kV. Tato distribuční soustava je připojena přes transformátory na přenosovou soustavu, což je síť velmi vysokého napětí VVN – až 400kV. K přenosové soustavě je pak zapojen příslušný zdroj elektrické energie – například jaderná, uhelná, větrná, vodní či fotovoltaická elektrárna. Tady ve zdroji vlastně cesta elektřiny začíná,“ vysvětluje Vojtěch Fried.
V České republice je trh s elektřinou regulován energetickým zákonem. Jsou zde dané základní role, které rozdělují odpovědnost za jednotlivé prvky soustavy. Pro každou z nich je potřeba licence a příslušná kontrola.
„Provozovatel dobíjecí stanice si u svého dodavatele může určit, ze kterého zdroje bude chtít elektřinu odebírat. Fyzikálně ani technologicky není možné zajistit, aby elektřina vyrobená ve vybraném typu elektrárny byla spotřebována v konkrétním odběrném místě. Ekonomicky to však možné je. Proto je veškerá spotřeba elektřiny v síti dobíjecích stanic PREpoint zajištěna z obnovitelných zdrojů energie, tedy jedná se o 100 % zelenou elektřinu,“ dodává na závěr Vojtěch Fried.
S přispěním zmíněných firem připravil Petr Lux, vedoucí provozně technického odboru společnosti ČEPRO.
Foto: ČEPRO
