Vodíková energetika fascinuje mnohé lidi jako oslnivá lampa můry. Vodík představuje pozoruhodný zdroj energie, který je možné používat jako palivo. Je sice trochu výbušný a problematický na skladování, ale jeho spalování nevytváří žádné ničemné emise, jen vodu. Jde jenom o to, získat vodík co nejlevněji a nejsnadněji v co největším množství.
Kanadský odborník Ian Gates z University of Calgary, který je zároveň zaměstnancem společnosti Proton Technologies Inc. a jeho spolupracovníci vyvinuli nový postup, s nímž je možné těžit vodík z ropných polí nebo ropných písků. Touto metodou lze k těžbě vodíku využít například známé rezervoáry ropných písků, které se v ohromných množstvích vyskytují v Kanadě a ve Venezuele. Co je ještě lepší, tohle metodou je možné překlopit produkci klasických ropných polí z ropy na vodík.
Když na to přijde, vodík by mohl pohánět nejrůznější vozidla a stroje, včetně automobilů, autobusů a vlaků. Potřebné technologie už jsou dlouhé roky k dispozici. Problém je v tom, že dosavadní výroba vodíku je dost nákladná, takže vodíková energetika zatím není příliš ekonomicky životaschopná. Nový postup, který Gates a spol. v těchto dnech prezentovali na konferenci Goldschmidt Geochemistry Conference ve španělské Barceloně, je oproti tomu levný.
Na ropných polích, dokonce i na opuštěných ropných polích, kde již těžba ropy ustala, se stále nachází nemalé množství ropy. Gatesův tým zjistil, že když do takového ropného pole či ropného písku napumpují kyslík, tak tam dojde ke zvýšení teploty. V důsledku toho se uvolní plyny s množstvím vodíku, který je pak možné oddělit pomocí speciálních filtrů. Volný vodík se na ropných polích nevyskytuje, ale přísun kyslíku zajistí jeho tvorbu.
Grant Strem, šéf společnosti Proton Technologies, která usiluje o zavedení nového postupu těžby vodíku na trh, tvrdí, že jejich metodou je možné vytěžit spoustu vodíku, zatímco uhlík zůstane v zemi. V Proton Technologies jsou přesvědčeni, že když využijí stávající těžební infrastrukturu a distribuční řetězce, tak mohou vyrábět vodík v ceně 10 až 50 centů za kilo. To je zlomek ceny, za jakou je možné vyrábět benzín. A vodík se v dnešní době získává zhruba v ceně 2 dolary za kilo.
Kyslíková těžba jen v ropných píscích v Albertě by mohla pokrýt veškerou současnou spotřebu elektřiny Kanady po 330 let. A bez valné většiny uhlíkových emisí. Kanada přitom využívá asi 2,5 procenta světové spotřeby elektřiny, zhruba stejně jako Německo a více než Francie nebo Velká Británie.
Brian Horsfield z německého centra GFZ German Research Centre for Geosciences v Potsdamu je z nového výzkumu nadšený. Podle něj jde o pozoruhodnou inovaci konceptů typu „fire-flood production“ ze sedmdesátých let, které teď dostaly šanci v moderní době. Pro postupně vyčerpávaná ropná pole je to jako živá voda. Teď bude nutné nový postup důkladně otestovat v terénu a ověřit, jak funguje v průmyslovém měřítku.
Video: 2016 ASTech Awards Finalist - Dr.Ian Gates
Literatura
Phys.org 19. 8. 2019.
Nová technologie štěpení vody pro výrobu vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (08.08.2013)
Vědci poprvé změřili vodíkové můstky v jediné molekule
Autor: Stanislav Mihulka (23.05.2017)
Nový pevný katalyzátor exceluje v rozkládání vody na vodík a kyslík
Autor: Stanislav Mihulka (03.08.2017)
Hybridní systém z pevného materiálu vytěží z vody více vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (01.01.2018)
Nová technologie vyrobí vodík z běžné mořské vody se solární energií
Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2019)
Diskuze:
Vodík
Pavel Nedbal,2019-08-25 00:01:08
vyrábět pomocí vhánění kyslíku (?) do ropných písků? Snad je spíše míněno reformování, kde běží reakce HC + H20 = H + CO2 ve dvou krocích přes CO, a ten kyslík by tomu dodal potřebnou energii. Tak se vodík skutečně vyrábí pro průmyslovou potřebu, samozřejmě ale energie v získaném vodíku je menší, než energie původního uhlovodíku, tedy zase spotřeba fosilního zdroje, nicméně je to průmyslová reakce docela levná. Ale dělat to v podzemí bez jakékoliv kontroly je podobné výrobě CO částečným spalováním podzemních uhelných slojí, tedy bez řádné kontroly procesu, takže výtěžnost bude mizerná a jediné ekonomické hledisko by bylo, že to bude levnější, než ty ropné písky problematicky, neekonomicky a neekologicky vytěžit a zpracovat. Zase i riziko ekologické (nekontrolovatelné úniky CO nad slojemi).
Vodík se dá získat tepelným rozkladem několika postupy, zde bylo již publikováno, nicméně energie se do toho musí vždy vložit vyšší, než co pak vodík vydá. Nicméně to bude levnější, než teplo přehnat přes turbínu a rozkládat vodu elektrolyticky.
Elektrolytická výroba je oddůvodnitelná jen v případě, kdy je vodík vlastně vedlejším produktem elektrolýzy, nebo potřebujeme -li velmi čistý vodík - třeba pro hydrogenaci potravinářských tuků. A nebo z přebytků el energie, to by musely elektrolyzery pracovat jen v době, kdy je elektřina zadarmo.
Skladování vodíku: ve zkapalněném stavu, což je velmi náročné na energii na zkapalnění (velmi nízká kritická teplota vodíku), problém s izolacemi, žádné nejsou tak dokonalé, aby nedocházelo k zanedbatelným ztrátám. Zbývá ve stlačené formě plynného stavu, což vede k malé objemové hustotě. takže představa sezónního skladování vodíku na zimní období (v měřítku energetiky nějakého státu), kdy by z něj palivové články zpětně vyráběli el., vede k nepředstavitelným objemům (objemová hustota energie opravdu nízká, byť je hmotnostní velká). Nevýhoda i v problému s těsnostmi, vodík uniká i nepatrnými póry, což se v praxi využívá k detekci úniků směsí 95%N a 5%H.
Tlakové nádrže v automobilech pro dostatečný dojezd vycházejí velké, jedinná výhoda je rychlé tankování. Spalování vodíku v klasických motorech taky klasicky malá účinnost, lepší je kombinace palivový článek dobíjející baterii, pohon elektrický - přímo to nejde, palivový článek nemůže reagovat na rychlé změny požadavku výkonu. Další problém s palivovými články - pokud by na druhé straně pracovaly s čistým kyslíkem, dobře, ale vzdušný kyslík je příliš nečistý - opotřebení/otrava katalyzátoru (drahého).
Závěr - vodík jako akumulátor energie ano, ale jen v malém měřítku.
Re: Vodík
Florian Stanislav,2019-08-25 01:03:42
Ano. Podzemní ( podmořská) oxidace uhlovodíků je nekontrolovatelná, někdy se to uvolnit musí. Místo kapalné ropy s vázaným uhlíkem máme plyny : vodík a CO2 v horším případě CO. Tlačit ten kyslík do hloubky kolem 1 km v moři nebude taky zadarmo. Hlavně výroba kyslíku = zkapalnění vzduchu, další darda energie, pokud ta elektřina je z fosilních zdrojů (a to pořád světově alespoň z 50% je), tak odpovídá dalším emisím CO2. Takže lehce započaté kolečko vyhánění čerta ďáblem.
Re: Vodík
Emil Houba,2019-08-25 01:35:54
Uz je to s tim kyslicnikem uhlicitym jako u blbejch. Zvysenim emise CO2 o 25% by se zvysila teplota povrchu Zeme o 0.047°C.
Na spocitani staci jednoducha trojclenka ze zakladni skoly. Protoze se ale dnes maturita z matematiky nedela, nedivim se ze lidska blbost za poslednich 30 let znacne vzrostla.
Polozil jsem tuto otazku snad 200 lidem. NIKDO nebyl schopen undelat alespon nejaky odhad!
Nejaky blb s IQ tykve pustil do sveta pohadku o CO2 a dnes to omezeni vovcani opakuji jako opice.
Re: Re: Vodík
Florian Stanislav,2019-08-25 09:08:02
Ano, je to jako u blbejch, je třeba se dívat kolem sebe i do zrcadla. IPCC odhaduje, že globální teplota vzroste o 2-3°C do roku 2100, nové výzkumy, že to bude mnohem dříve. Dejte si do té své trojčlenky, když ji jako jeden z mála zvládáte, teploty od roku 2000 a prodlužte kupředu.Je to sice nesmysl to takhle počítat, ale budete v trojčlenkovém obraze a můžete pokládat lepší otázky. Čím se lišíte od ekoteroristů, kteří vidí fotografii vyhublého polárního medvěda a mají jasno?
Podstata článku se zdá jednoduchá. Z těžko dostupných ložisek ropy se získá vodík jako energetický zdroj levněji, než srovnatelně použitelný benzin. Vodík v dopravních prostředcích použít lze. Ropné písky a frakování jsou zdrojem ekologického zatížení, což tlakování kyslíku může omezit.
Jiná věc je, co kyslík udělá s organismy a bakterie na dně moří, v ropných píscích a půdě obecně. Všude je plno života. Zatím
Re: Re: Re: Vodík
Lukáš Kříž,2019-08-26 12:44:11
Běžte někam s IPCC a jejich nafejkovaným hokejkovým grafem. Na světě reálně nikdo neví co způsobila lidská činnost a co je návrat teploty po poslední malé době ledové. Zatím ještě v Grónsku obilí nepěstujeme jako před 1200 lety.
Re: Re: Re: Re: Vodík
Florian Stanislav,2019-08-26 22:49:19
Myslím, že složité věci (elektrotechnika, kosmonautika) mají řešit odborníci. Jenom klimatu rozumí skoro každý a píše o tom své dojmy.
Wikipedie :"Český výraz Grónsko je převzat z dánského „Grønland“, „Zelená země“. Podle příběhu z tzv. Ságy o Gróňanech (Groenlendiga Saga) ze začátku 12. století (nejstarší zachovaný exemplář ovšem datuje rok 1380), se jedná o pojmenování, které dal tomuto ostrovu Erik Rudý ve snaze přilákat sem další osadníky poté, co tuto zemi kolem roku 985 objevil.[2]"
Takže před 1200 roky nebylo Grónsko ani objeveno, natož aby se tam pěstovalo obilí. Teploty při objevení byly obdobné dnešním, kdy se pěstují při pobřeží třeba brambory a Vikingové se živili rybolovem, lovem mrožů a obchodem s jejich kly.
https://www.zemedelec.cz/gronske-zemedelstvi-jako-experiment/
"V závěru letního období se sklízejí borůvky, šíchy a brusinky. Díky změnám klimatu se zde na experimentální farmě a v arboretech pěstují například brambory, brokolice, květák, ředkev, ve sklenících i saláty a ředkvičky nebo stromy z klimaticky podobných oblastí. Pěstování zeleniny je ale možné jen v určitých malých oblastech jižního Grónska, zejména v uzavřených fjordech, kde globální změna klimatu prodlužuje vegetační období s následným oteplováním"
https://ct24.ceskatelevize.cz/veda/2735438-vikinske-gronsko-bylo-opravdu-zelene-zjistili-vedci-teorii-klimaticke-zmeny-ale
"Průměrně byla tato doba o 1,5 stupně teplejší než během ostatních staletí. Toto výjimečné období bylo velmi podobné grónské současnosti, kdy se také teploty pohybují v létě kolem deseti stupňů nad nulou... ve skutečnosti si při usazení v Grónsku vikingové užívali roků, kdy se teplota pohybovala kolem deseti stupňů Celsia."
Myslí se teplota kolem deseti stupňů Celsia v létě.
...
Jan Balaban,2019-08-24 21:37:49
Ja by som sa malej výhrevnosti až tak nebál. Američania poháňali vodíkom raketoplán.
mno
Vojta Ondříček,2019-08-24 17:55:34
Z textu článku : Je sice trochu výbušný a problematický na skladování ...
Vodík jako takový výbušný není vůbec a ani trošku. Výbušná je směs vodíku s kyslíkem (třaskavina, jakou sotva něco překoná), se vzduchem a jiným okysličovadlem. Problematika skladování, transportování a natlačování do tlakových nádob je nákladnou událostí. Důvodem je mrňavá molekula H2 oproti podstatně větší molekule CH4 (metanu) a nesrovnatelně obrovskými molekulami propanu a butanu (C3H8 a C4H10).
Ovšem, až zdraží ropa na neúnosnou hodnotu, tak budou lidé vděční jak za elektromobilitu, tak za vodíkovou energii.
A ještě na okraj, když někdo udává hodnoty spalného tepla a výhřevnosti plynů pro volumen (m kubické), tak musí udat tlak a teplotu plynu (např. 0 °C a 101325 Pa), pro které ty údaje platí.
Re: mno
Florian Stanislav,2019-08-25 21:29:55
Píšete :"výhřevnosti plynů pro volumen (m kubické), tak musí udat tlak a teplotu plynu (např. 0 °C a 101325 Pa), pro které ty údaje platí."
Jistě. Není-li udán tlak počítá se tlak jako normální = 101 325 Pa.
https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-plynem/1963-spalovaci-vlastnosti-zp-i#t16
V tab. 7 jsou uvedeny hodnoty spalných tepel a výhřevností hořlavých složek zemních plynů při 0°C a 101 325 Pa.
Methan - má výhřevnost 35 883 kJ/m3, což souhlasí s tabulkou, kterou jsem uvedl dříve. Místo 0°C je tam 20°C.
Florian Stanislav,2019-08-24 17:20:38
Re2: nechci být štváč, ale:
Standa Hořejší,2019-08-24 13:47:37
palivo vodík spalné teplo a výhřevnost: 141,97 a 119,61 [MJ/kg]
benzín 45,22 a 42,08 [MJ/kg], howg.
Re: Re2: nechci být štváč, ale:
Jan Lomikel,2019-08-24 14:18:55
Vodík výhřevnost: 10748 kJ/m3
metan: 33806 kj/m3
butan: 114840 kJ/m3
Směšujete kapalinu a plyn. A plynárny Vám účtují spotřebu v m3, nikoli v kilogramech či gramech.
Re: Re2: nechci být štváč, ale:
Florian Stanislav,2019-08-24 17:20:38
Ano, srovnání výhřevnosti má smysl uvádět na 1 kg, tlak plynu může být různý a těžko se bude distribuovat a používat bez stlačení, které u plynovodného zemního plynu je menší, než v tlakových lahvích vodíku. Plynovodná potrubí s vodíkem jsou hodně daleko.
Palivo Výhřevnost
[kJ/kg] Výhřevnost
[kJ/m³] (20 °C)
Vodík 119 550 10 748 (g)
Methan 50 009 33 806 (g)
Ethan 47 794 61 272 (g)
Propan 46 357 88 540 (g)
Butan 45 752 114 840 (g)
https://cs.wikipedia.org/wiki/V%C3%BDh%C5%99evnost
Palivo Výhřevnost
[kJ/kg] Výhřevnost
[kJ/m³] (20 °C)
Vodík 119 550 10 748 (g)
Methan 50 009 33 806 (g)
Ethan 47 794 61 272 (g)
Propan 46 357 88 540 (g)
Butan 45 752 114 840 (g)
Čili výhřevnost vodíku na 1 kg je 2x větší jak výhřevnost methanu. Při srovnání u plynů podle objemu záleží na tlaku a těžko bude doporavován plyn bez tlaku.
Článek říká o vodíku :" je sice trochu výbušný a problematický na skladování, ale jeho spalování nevytváří žádné ničemné emise, jen vodu."
Komentář: Spalováním vodíku vzniká voda. Ale spaluje s ve vzduchu, takže vzniká také NOx, jako při každém spalování na vzduchu. Množství NOx závisí na teplotě spalování. Našel jsem narychlo teplotu plamene propan-butan, která má být 1600 °C
https://www.gumko.cz/plynovy-horak-propan-butan-1-28kw/
Spalováním zemního plynu vzniká NOx několik mg/ m3, viz vždy kvalitní stránky
https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-plynem/17338-prepocet-emisi-oxidu-dusiku-nox-ze-spalovani-zemniho-plynu-na-zvolenou-jednotku
Re: Re: Re2: nechci být štváč, ale:
Jan Lomikel,2019-08-24 19:00:00
zřejmě jste nepochopil. Z Vašich údajů a nakonec i mých, jsme čerpali ze stejného zdroje. Vtip je v tom, že vodík je lehký a ostatní uhlovodíky jsou těžší. Z hlediska rozvodů by bylo nutno vyměnit rozvody vysokotlaké, střednětlaké i spotřebitelcké. Tlaky v potrubí jsou normovány. Např u spotřebitelských je to méně či rovno 5 kPa. takže objem bude přibližně stejný. U té výhřevnosti ten druhý údaj z Wiki je objemový, tam se na to mrkněte.
Jednoduše: Abyste získal stejné "kilojouly" musíte dodat svému spotřebiči desetinásobek objemu vodíku proti směsi uhlovodíků, což je zemní plyn. Samozřejmě při stejném tlaku a teplotě.
A ta kompletní výměna rozvodů? Silně pochybuji, a to i kdyby se Greta už zbláznila úplně.
Re: Re: Re: Re2: nechci být štváč, ale:
Florian Stanislav,2019-08-25 00:29:10
Pochopil a psal. Rozvody malých molekul vodíku jsou technický problém kvůli úniku. Měnil se systém rozvodu svítiplynu, výhřevnost 14 500 kJ/m3 ( 14,5 MJ/m3) za zemní plyn- methan výhřevnost 33,5 MJ/m3. A nic dramatického se nedělo. pokud jsem to pochopil, tak ve městě jen změna hořáků. Vodík výhřevnost: 10748 kJ/m3 ( 10,75 MJ/m3). Čili zemní plyn je 33,5/10,75 = 3,1 krát výhřevnější, než vodík. Změna tlaku potrubí je jedna věc a změna hořáků s větší dírkou malinko jiná.
Píšete zjevně chybně :"Jednoduše: Abyste získal stejné "kilojouly" musíte dodat svému spotřebiči desetinásobek objemu vodíku proti směsi uhlovodíků, což je zemní plyn."
Redukce kyslíku v atmosféře?
Miroslav Sláma,2019-08-24 12:36:28
Asi jsem mimo, ale to bychom měli ve velkém snižovat obsah kyslíku v atmosféře jeho pumpováním pod zem a také vázáním s vodíkem zpod země vydolovaným? To má být lepší než nárůst oxidu uhličitého o pár desítek ppm?
Re: Redukce kyslíku v atmosféře?
Martin Pravda,2019-08-24 13:52:21
Nikoli, vodík se "spálí" (nebo jinak sloučí) s kyslíkem. Přibyde ale vody, takže stoupající oceány to nezastaví (přestože by jí mělo být nepatrné množství, teda pro Kanadu, i když po 330 letech...)
nechci být štváč, ale:
Jan Lomikel,2019-08-24 11:56:49
může být vodík opravdu alternativním zdrojem energie? Pokud je mi známo, proti klasickým uhlovodíkům má H podstatně menší výhřevnost. Nechce se mi to hledat, ale co takhle udělat nějaký propočet? Pokud si ze školy pamatuji, tak výhřevnost H je proti metanu třetinová a proti propanu či butanu již desetinová. To jest na získání stejného množství energie bude potřeba H cca 10x vyšší, než butanu. Prostě se mi ten vodík nějak nepozdává. Teda ne, žeby to nešlo, ale bude to drahé.
Re: nechci být štváč, ale:
Martin Pravda,2019-08-24 13:40:57
Výhřevnost H je proti metanu třetinová a proti propanu či butanu již desetinová? Možná v jednotce objemu, nikoli hmotnosti! Tam to je naopak.
Článek uvádí: "... mohou vyrábět vodík v ceně 10 až 50 centů za kilo. To je zlomek ceny, za jakou je možné vyrábět benzín."
Re: Re: nechci být štváč, ale:
Jan Lomikel,2019-08-24 14:38:25
jistě, že je rozdíl v použitých jednotkách. Ale to nic nemění na tom, že pokud si uvaříte polévku na 1 m3 proban-butanu (LPG), při vodíkovém vaření budete potřebovat těch kubíků 10.
Čichám, čichám pěknej tunel........
Re: Re: Re: nechci být štváč, ale:
Jan Lomikel,2019-08-24 15:54:07
dodatek. Když si něco přečtete, použijte hlavu. Měrná hmotnost (dnes se říká hustota) vodíku je 0.0899 kg/m3. Takže to kilo vodíku činí za normálního tlaku a teploty 11123.47 kubíků. A to vytěží údajně za 50 centů?? Nenechte se obalamutit tím, co kdejaký pisálek napíše.....
Ohňostroj
Peter Chovančák,2019-08-24 08:23:11
Pumpovať kyslík do potenciálne výbušného prostredia mi príde dosť odvážne. Ako to bude ošetrené proti náhodnej iskre? Pol Alberty v čudu ak to budú robiť vo veľkom.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
