Vodík místo plynu

ABSTRACT: The municipal company Wien Energie, which operates the Donaustadt thermal power plant (350 MWt / 395 MWe), is preparing a project to convert one of Austria’s largest gas turbines so that it can run on mixtures of natural gas and hydrogen (with 15% and later 30% share of H₂). The experiment will take place in the summer of 2023 and, if successful, could be applicable to 115 similar gas turbines across Europe.

PLYNOVÁ TURBÍNA I NA VODÍK

Do roku 2040 chce Vídeň ukončit spalování fosilních paliv a dosáhnout klimatické neutrality. Jednou z cest se nejen pro rakouskou metropoli může stát rozsáhlé využití vodíku. Městský energetický podnik proto s dalšími rakouskými a německými partnery přestavuje jednu z největších rakouských plynových turbín tak, aby ji mohl vedle plynu pohánět i vodík. Výsledky pokusu očekává Vídeň ke konci příštího roku, zajímavé ale budou pro celou Evropu.

Pokus o přimíchání vodíku v běžném provozu proběhne ve vídeňské tepelné elektrárně Donaustadt. Městská společnost Wien Energie ji provozuje od roku 2001, zařízení vyrábí teplo o výkonu 350 MW a elektřinu s výkonem až 395 MW. Na projektové spolupráci se bude vedle Wien Energie podílet i německá RheinEnergie, Siemens Energy a v Rakousku působící energetická firma VERBUND. Jedná se o světově první experiment tohoto druhu na komerčně využívaném paroplynovém zařízení v dané výkonnostní třídě, zní z Vídně. Partneři si od experimentu slibují důležité poznatky pro přechod tepelných elektráren na zelené zdroje energie.

„I v budoucnu budeme potřebovat elektrárny k zajištění spolehlivého zásobování energií ve městě. Provozním pokusem pracujeme s našimi partnery na konkrétním řešení, jak bychom elektrárnu Donaustadt mohli do budoucna provozovat klimaneutrálně,“ vysvětlil výkonný ředitel Wien Energie Michael Strebl.

Elektrárna Donaustadt

© Wien Energie-Max Kropitz

VODÍKOVÉ ELEKTRÁRNY BUDOUCNOSTI?

Přestavba vedle přípravy na přidávání vodíku mimo jiné zvýší i instalovený výkon elektrárny o zhruba 23 MW. Turbína získala nové vylepšené lopatky, spalovací systém, analyzátor plynů a kontrolní systém, optimalizací prošla i spalovací komora. Přestavbu plynové turbíny zajišťoval Siemens. Pro technologickou firmu se jedná o významnou demonstraci schopnosti stávajících konvenčních elektráren využít po budoucích přestavbách vodík. Práce byly naplánovány od počátku května do poloviny července, od té doby může být turbína až do pokusu v normálním provozu.

Během experimentu bude vodík přidáván k běžně používanému zemnímu plynu. V první testovací fázi by měl obsah vodíku dosáhnout 15 %, ve druhém kroku dvojnásobku. Bude-li pokus úspěšný, mělo by zařízení získat certifikaci pro dlouhodobý provoz a otevřít cestu k zeleným elektrárnám. Například už při domíchávání 15 % zeleného vodíku by kogenerační jednotka Donaustadt, dodávající elektřinu pro ekvivalent 850 000 vídeňských domácností a teplo pro více než 150 000 domácností, uspořila ročně kolem 33 000 tun CO₂.

PŘES 115 STEJNÝCH TURBÍN V CELÉ EVROPĚ

Novinka by se následně mohla uplatnit v praxi nejen ve Vídni a v Kolíně nad Rýnem, kde na projektu spolupracující RheinEnergie provozuje stejnou turbínu Siemens typu 4000F, ale i napříč Rakouskem a celou Evropou. Testovaný typ systému totiž hraje ve své třídě stěžejní roli v dodávkách elektřiny v Rakousku, zejména ve Vídni a okolí. A v celé Evropě je v provozu více než 115 plynových turbín této kategorie s instalovaným výkonem přes 31 gigawattů, uvedli zástupci Wien Energie.

Paroplynové elektrárny s kombinovanou výrobou tepla lze provozovat 24 hodin denně a díky své flexibilitě se mohou vhodně doplňovat s obnovitelnými zdroji, zejména vykrýváním denních a sezónních výkyvů v produkci zelené elektrické a tepelné energie. Vodík se navíc může stát médiem pro ukládání přebytků z výroby obnovitelné energie, čímž dále přispěje ke stabilizaci energetického systému. Vzhledem k tomu, že velké množství obnovitelné energie se často vyrábí v dobách, kdy může být poptávka nízká, a naopak nebývá tato energie dostupná, když je poptávka vysoká (zima, tma, nízké teploty...), lze vodík získaný v období vyšší nabídky později použít k vyrovnání vyšší poptávky – například v podobných modernizovaných turbínách, pokud se experiment osvědčí.

Přestavba turbíny je prvním krokem projektu, experiment proběhne v létě 2023. Do té doby budou probíhat další přípravné práce, jako je instalace potřebné vodíkové infrastruktury, například zásobovací systémy, vybudování různých měřicích a analytických stanic. Wien Energie, RheinEnergie, Siemens Energy a VERBUND do projektu investují kolem deseti milionů euro a zažádali také o externí financování, aby mohli akci realizovat v plném rozsahu.

Zástupci zúčastněných společností u modernizované turbíny

© Wien Energie-Christian Hofer

VÍDEŇSKÁ VODÍKOVÁ STRATEGIE

Do vodíku Vídeň investuje i v dalších oblastech energie a mobility. Město založilo samostatnou organizaci Wiener Wasserstoff GmbH, která se plně věnuje možnostem využití vodíku v městském prostředí a ve spolupráci s dalšími městskými firmami bude zajišťovat celý řetězec od produkce, distribuce až po využití. Do roku 2030 se Vídeň chce stát centrem vodíkových technologií pro východ Rakouska. Jedním z prvních kroků je přechod autobusové linky 39A na plně vodíkový pohon do roku 2024 a výstavba související infrastruktury včetně tankovací stanice a elektrolytického zařízení na výrobu vodíku.

Kontakt: landa@eurocommpr.cz