„Na úspešné sformovanie druhej fázy energetického prechodu je potrebné doplniť existujúce dodávateľské štruktúry a urobiť skok z „internetu vecí“ na „internet z vodíka“, uviedli vo svojom príspevku, publikovanom vydavateľstvom VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, autori  Agon Kamberi, Helmut Kergel.

„Nový formát www“ znamená: „Využívať vodík hospodárne a s optimalizovanou účinnosťou.“

Ekonomický úspech závisí do značnej miery od toho, či sa dajú použité technológie a obchodné modely v zmysle „Hydrogen-as-a-Service“ navrhnúť pre globalizáciu, či už z technického alebo regulačného hľadiska. Vytvorenie štandardizovanej a škálovateľnej infraštruktúry typu „plug-and-play H2“ je rozhodujúce pre úspech klimatickej neutrality na regionálnej a globálnej úrovni.     

„Smart Hydrogen“, ako inovatívna prierezová technológia, ponúka dôležitý krok smerom k dekarbonizácii stacionárnych a mobilných aplikácií.“

Formovanie druhej fázy energetického obratu pomocou „inteligentného vodíka“

Aby bola druhá fáza energetického obratu úspešná, je potrebné zabezpečiť dostatočné kapacitné, flexibilné záťaže s nulovými emisiami, ktoré možno zapínať a vypínať podľa potreby, ktoré dokážu premieňať solárne a veterné energie v škálovateľných množstvách a dajú sa skladovať.

Vodíková technológia s nulovými emisiami, ktorá je založená na „zelenom vodíku“, dokáže splniť práve tieto požiadavky. Môže sa skladovať decentralizovane v škálovateľných množstvách, napríklad od veľkých podzemných skladovacích priestoroch v kavernách až po menšie skladovacie zásobníky.

Okrem toho môže vodík vytvárať flexibilitu, môže byť tiež použitý rôznymi spôsobmi a môže sa stať ďalším, sekundárnymi produktom, napr. pre priemysel a sektor mobility. Pre docielenie úspechu energetického prechodu je potrebná flexibilita v elektrizačnom systéme, pretože kolísavé veterné prúdy, alebo slnečné žiarenie, spôsobia nestálu výrobu elektriny. Elektrizačná sústava bola doteraz technicky nastavená tak, že ponuka (výroba elektriny) sa prispôsobuje dopytu (spotrebe elektriny), aby bola sústava stabilná. Dnes sa musia použiť stabilizačné mechanizmy, tzv. vyrovnávacia energia a redispečing – na udržanie stabilnej elektrickej siete a na zabránenie úzkym miestam v sieti, ktoré spôsobujú dodatočné náklady. Elektrina, ako produkt, sa ťažko skladuje a má sa držať na sklade len v obmedzenom množstve a v premenenej forme.

Finálna dekarbonizácia prostredníctvom vodíka                                                                                                                                  

Vodík môže vytvoriť potrebnú flexibilitu v elektrizačnej sústave tým, že ho dokáže decentralizovane skladovať vo veľkých množstvách a využívať ho naprieč odvetviami v priemysle, mobilite (najmä v ťažkej doprave), v sektore vykurovania a elektroenergetiky.

Aby sme dosiahli klimatickú neutralitu, musíme pokračovať v rozširovaní obnoviteľných energií a znižovaní fosílnych palív schopných základného zaťaženia, čo znamená, že mechanizmy stability by mali v budúcnosti zohrávať dôležitejšiu úlohu v dôsledku zvyšujúcej sa  a nestálej výroby energie. Zvyšujúci sa rozvoj obnoviteľných energií potrebuje podporu, ktorú v súčasnosti vidíme vo flexibilných plynových a parných elektrárňach. Výroba elektriny zo zemného plynu bude pravdepodobne dočasná, avšak  iba za predpokladu, že zemný plyn ako zdroj energie bude v budúcnosti nahradený syntetickými plynmi na báze vodíka.

Vodík tak môže vytvoriť nielen potrebnú flexibilitu systému, ale aj prispieť k finálnej dekarbonizácii trhu s elektrinou. Dnes je problém postupného vyraďovania hnedého uhlia v Nemecku všadeprítomný, ale je potrebné si uvedomiť, že klimatická neutralita si vyžaduje aj postupné vyraďovanie plynu, o ktorom sa v súčasnosti takmer nehovorí.

„Internet vodíka“ ako kritická infraštruktúra, okrem vodíkovej infraštruktúry, potrebuje ako druhý ústredný pilier, digitálnu infraštruktúru pre realizáciu druhej fázu energetickej transformácie. Postupujúca digitalizácia už priniesla  aj svoje prvé obchodné modely. Sú to tzv. „virtuálne elektrárne“ a „Smart Grids-inteligentné siete“, ktoré umožňujú integráciu obnoviteľných energií do elektrizačnej sústavy.

Prostredníctvom „internetu vodíka“ by materiálna a dátová infraštruktúra mohla spôsobiť revolúciu na trhu s energiou a vytvoriť nové obchodné modely založené na prístupe „Hydrogen-as-a-Service“. Na jednej strane je možné vytvoriť potrebnú flexibilitu pre elektrizačnú sústavu, na druhej strane je možné dekarbonizovať priemysel, mobilitu a vykurovanie prostredníctvom cieleného využívania „zeleného vodíka“ tam, kde iné zdroje energie zlyhávajú. „Zelený vodík“ má všetky atribúty na to, aby sa stal „inteligentným nosičom energie“. V „smart- systéme“ spolupracujú s pomocou informačných a komunikačných technológií rôzne procesy a systémy na časovo posunutú výrobu, skladovanie, premenu a využitie vodíka. Niekoľko stupňov tohto hodnotového reťazca je prepojených v inteligentnom pracovnom reťazci, kde sa údaje navzájom vymieňajú. Softvérové ​​riadenie celého systému umožňuje použitie „prediktívnej analytiky“ na koordináciu neustále sa meniacich prevádzkových stavov jednotlivých komponentov systému tak, aby bolo možné vyvážiť a optimalizovať malé a veľké výkyvy vo výrobe a spotrebe vodíka. Štandardizované materiálové a dátové rozhrania prepájajú jednotlivé komponenty systému medzi sebou v rôznych fázach hodnotového reťazca a získavajú dodatočné informácie z (medzinárodného) trhu s elektrinou a vodíkom.

Systém „Internet of Hydrogen“, ako „plug & play H2“ infraštruktúra, by mohol, ako inteligentný pracovný reťazec, navrhovať interné procesy „H2-Ready“, ako aj riadiť a vyhodnocovať relevantnú výmenu dát s obchodnými partnermi a zákazníkmi. „Zelený“ vodík ako produkt je možné využiť rôznymi spôsobmi, čo by prevádzkovateľovi systému poskytlo príležitosť zúčastniť sa na trhu s vodíkom a otvoriť ďalší zdroj príjmov. Účasť na trhu s vodíkom môže mať regionálny aj medzinárodný charakter. Rastúci rozvoj obnoviteľných energií ponúka priaznivú štartovaciu pozíciu do budúcnosti, v ktorej možno očakávať prebytok obnoviteľnej energie počas veterných a slnečných dní. Okrem toho, skladovanie vodíka a softvér zohrávajú ústrednú úlohu popri možnostiach stacionárnych aplikácií technológie palivových článkov, ako kombinovaná výroba tepla a elektriny, s cieľom vytvoriť časovú flexibilitu a umožniť lukratívne obchodné modely. V tomto inteligentnom systéme môžu poskytnúť potrebnú flexibilitu v budúcej elektrizačnej sústave  systémy elektrolýzy, ako záťaže, ktoré možno zapínať a vypínať a podieľať sa na možnom trhu flexibility, z ktorého by operátor mohol generovať svoj príjem.

Účasť na trhu s vodíkom môže mať regionálne aj medzinárodné charakteristiky. Rastúci rozvoj obnoviteľných energií ponúka priaznivú štartovaciu pozíciu do budúcnosti, v ktorej možno očakávať prebytok obnoviteľnej energie počas veterných a slnečných dní. Okrem toho, skladovanie vodíka a softvér zohrávajú ústrednú úlohu popri možnostiach stacionárnych aplikácií technológie palivových článkov ako kombinovaná výroba tepla a elektriny (CHP) s cieľom vytvoriť časovú flexibilitu a umožniť lukratívne obchodné modely. V tomto inteligentnom systéme môžu elektrolýzne systémy ako záťaže, ktoré možno zapínať a vypínať, poskytnúť potrebnú flexibilitu v budúcej elektrizačnej sústave a podieľať sa na možnom trhu flexibility, z ktorého by operátor mohol generovať príjem prostredníctvom ponúkanej flexibility.

Potreba flexibility a technická realizovateľnosť bola preukázaná v rozsiahlom praktickom teste. Z testu vyplýva na jednej strane potrebný servis systému pre stabilizáciu siete a na druhej strane ekonomický potenciál, z ktorého môžu vzniknúť atraktívne obchodné modely. V praxi sa tiež ukázalo, že softvérový systém môže byť navrhnutý tak, aby bol odolný voči zneužitiu a zabránil falošnej flexibilite.

Od „internetu vecí“ k „internetu vodíka“

Vývoj a využitie spracovania údajov od 80. rokov 20. storočia až po súčasnosť, ako kľúčového nástroja na budovanie a spracovanie znalostí, ukázal smery vývoja, ktoré sa zdajú byť prenosné. Rozvoj technológií súvisiacich s „inteligentným vodíkom“ má potenciál spôsobiť revolúciu v klimaticky neutrálnej výrobe a cielenom poskytovaní energie. Štandardizované rozhrania (materiálové a dátové) v mnohých rôznych decentralizovaných systémoch sprostredkujú dátové prepojenie takýchto systémov medzi sebou, čím umožňujú širokým škálam spoločnosti a hospodárskym odvetviam navrhovať svoje dodávky energie klimaticky neutrálnym spôsobom. Uskutočniteľnosť si vyžaduje nielen jednotné technické štandardy, ale aj vzdelávacie štandardy, aby bolo možné vytvárať školiace a ďalšie vzdelávacie programy okolo technológií a vyškoliť potrebný odborný personál.    

Predmet školenia a ďalšieho vzdelávania pre vodíkové technológie je do značnej miery neprebádanou oblasťou a vyžaduje si zaviesť rýchle a konkrétne opatrenia na poskytovanie poradenstva, servisu a údržby pre jednotlivé aplikácie. Súčasne by sa vytvorili aj nové pracovné miesta a zároveň by to prispelo k akceptácii novej  vodíkovej technológie. Digitalizácia a vodíková technológia spoločne poskytujú potrebnú podporu pre úspech druhej fázy energetického prechodu v inteligentnom hodnotovom reťazci budúcnosti.

Viac informácií:

Das „Internet des Wasserstoffs“

Zdroj: https://vdivde-it.de, zverejnené: 9. 12. 2021, autor: Blanka Hermanová, rpa