léto
zima
ELH2VRT 200FVTFVVTČCZTEM

Systém 2 - Zelený vodík

Zapojení elektrolytické výroby vodíku do energetického systému je v našich podmínkách unikátní. Elektrolyzér bude napájen elektřinou z fotovoltaických (FV) a fotovoltaicko-tepelných (FVT) solárních panelů umístěných na střechách okolních budov. Vyrobený vodík bude skladován v tlakovém akumulátoru (H2), odkud bude čerpán do kogeneračních zařízení, např. palivových článků (PČ) Systémů 1 a 4. Odpadní teplo z elektrolyzéru (EL) a teplo z FVT kolektorů bude ukládáno do mělkého podzemního úložiště (VRT 200) do hloubky max. 200 m na teplotní úrovni 15 až 30 °C. V zimním období bude odsud čerpáno teplo nejdříve do nízkoteplotní tepelné sítě, která slouží jako testovací simulátor (EM) budoucích systémů dálkového vytápění. Z ní se pomocí vysokoteplotního tepelného čerpadla voda-voda (VTČ) teplo přečerpává na teplotní hladinu 90-95 °C pro dodávku tepla do stávajícího systému dálkového vytápění. Systém 2 tedy bude produkovat nejen samotný vodík pro Systémy 1 a 3, ale bude i jedním ze zdrojů tepla využitelného k vytápění Litoměřic.

  • Fotovoltaický panel FV
  • Fotovoltaicko-termický kolektor FVT
  • Tepelné čerpadlo - země/voda
  • Palivový článek
  • Pole mělkých vrtů do hloubky 200 m VRT 200
  • Elektrolyzér EL
  • Tlaková akumulační centrála H2
  • Centrální zdroj tepla CZT
  • Emulátor nízkoteplotní sítě EM

Fotovoltaický panel FV přeměňuje sluneční záření na elektrickou energii. Jeho základním funkčním prvkem je fotovoltaický článek. Proud je úměrný ploše článku, jeho účinnosti a intenzitě slunečního záření. U konkrétního článku závisí částečně na spektru dopadajícího slunečního záření, které se v průběhu dne a roku mění. Fotovoltaický panel je obvykle složen z většího počtu článků zapojených v sérii. Fotovoltaické panely běžně dostupné na trhu lze rozdělit na krystalické a tenkovrstvé.

Fotovoltaicko-termický kolektor FVT) je schopen kombinované výroby elektrické energie a tepla ze slunečního záření. Protože účinnost fotovoltaických panelů klesá s teplotou, výhodou kombinovaného systému je, že proudící chladná voda ochlazuje fotovoltaický článek, a tím zvyšuje jeho účinnost. Tím se proudící kapalina ohřívá ohřívá a lze ji využít obdobně jako u fototermického kolektoru. Výhodou je především využití dostupné plochy pro získání tepla i elektřiny ze slunečního záření. Cílovou oblastí využití FVT kolektorů jsou provozy s omezenou plochou pro instalaci solárních prvků.

Tepelné čerpadlo země/voda odnímá teplo ze země a převádí ho na vyšší teplotní hladinu použitelnou pro vytápění a přípravu teplé vody. Převod tepla na vyšší teplotní hladinu je možný díky stlačení par pracovní látky (chladiva) nasávané z výparníku kompresorem, při kterém dojde k jejich zahřátí a následně kondenzaci při využitelné teplotě. Jde o využití stejného mechanismu, jaký využívá kompresorová lednička.

Palivový článek je elektrochemické zařízení, které přeměňuje chemickou energii vodíku na elektrickou a tepelnou energii. Základním prvkem palivového článku jsou dvě elektrody oddělené membránou nebo elektrolytem. K záporné elektrodě je přiváděn vodík, ke kladné elektrodě pak kyslík.

Pole mělkých vrtů do hloubky 200 m VRT 200 bude sloužit k mezisezónnímu ukládání tepla. V plánu je vybudování série stejně hlubokých vrtů tak, aby bylo dosaženo co nejvyšší účinnosti a kapacity systému. Do hloubky c. 170–180 m vrty zastihnou druhohorní pískovce svrchní křídy, pod kterými se nachází nápadné červené prvohorní jílovce. Horniny v tomto intervalu mají proměnlivé a dosud nedostatečně probádané vlastnosti, které mají přímý dopad na určení konstrukce vrtů. Konkrétní technické řešení ukládání tepla bude proto zvoleno až podle výsledků numerického modelování na základě probíhajícího geologického a hydrogeologického výzkumu.

Elektrolyzér pro výrobu vodíku EL je zařízení pro výrobu vodíku rozkladem vody působením elektrické energie. Souběžně s vodíkem vzniká i kyslík. V případě dodávky elektrické energie pouze z obnovitelných zdrojů jako jsou FV panely vzniká zelený vodík.

Tlakové úložiště vodíku H2 slouží pro jeho sezónní akumulaci. Používá se speciálních tlakových nádob, které mohou být konstruovány na různé tlaky. Stlačování vodíku se realizováno kompresorem.

Centrální zdroj tepla CZT zásobuje teplem budovy ve městě Litoměřice. Jeho provozovatelem je firma ENERGIE Holding a. s. V současnosti spaluje štěpku a uhlí, od roku 2027 by měl díky projektu SYNERGYS využívat geotermální energii.

Emulátor nízkoteplotní sítě EM simuluje podmínky v moderních tepelných sítích. Zároveň propojuje systémy se sezónními úložišti pro dodávku nízkoteplotního tepla do sítě CZT prostřednictvím vysokoteplotního tepelného čerpadla.

 

 

Operační program Výzkum, vývoj a inovace
Operační program Výzkum, vývoj a inovace
Projekt SYNERGYS - systémy pro energetickou synergii byl podpořen z Operačního programu Spravedlivá transformace 2021 - 2027 pod reg. číslem CZ.10.02.01/00/22_002/0000172 v rámci výzvy 10_22_002 Ministerstva životního prostředí.