Pomôžu plynové kotly znížiť emisie CO2? Vodík môže byť výhodné riešenie pre vykurovanie

Dekarbonizácia a s ňou spojené znižovanie emisií skleníkových plynov je výzvou aj pre vykurovanie. Akú budúcnosť má v tomto svetle plynová kondenzačná technika? Akú úlohu môžu pri dekarbonizácii zohrať plynové kotly, ktoré využívajú fosílne palivo – zemný plyn?

Odpovede na tieto a ďalšie otázky hľadali experti na odbornom webinári „Akú budúcnosť má plynová kondenzačná technika“ organizovanom spoločnosťou Viessmann, ktorá je medzinárodným výrobcom vykurovacích, chladiacich a priemyselných systémov. 

„Nemáme žiadnu planétu B. Preto globálne aj európske autority prijímajú stále prísnejšie legislatívne usmernenia a predpisy pre ochranu klímy. To, čo je pre nás mimoriadne dôležité, je schválená regulácia zameraná na redukciu emisií skleníkových plynov o 55 % do roku 2030,“ priblížil v úvode webinára Miroslav Janda, generálny riaditeľ spoločnosti Viessmann na Slovensku.

Energetická trieda A0 a plynové kotly?

Kľúčovým segmentom pri dosahovaní klimatických cieľov pritom bude technické zabezpečenie budov. Ako M. Janda pripomenul, budovy sa podieľajú na celkovej produkcii emisií CO2 takmer 40 %.

Predošlý odborný webinár Viessmann bol preto zameraný na oblasť energetickej triedy A0. Tá je od roku 2021 povinná, čo znamená, že stavať sa môžu už len domy s takmer nulovou potrebou energie.

„Keď sme sa pozreli na kritérium celkovej primárnej energie, zistili sme, že s plynovým kotlom je dosiahnutie energetickej triedy A0 naozaj problematické. Ak chceme v novom rodinnom dome nasadiť plynový kotol, je potrebných množstvo ďalších opatrení, napríklad v podobe doplnkových alternatívnych zdrojov energie,“ vysvetlil M. Janda.

V prípade bytových domov je dosiahnutie energetickej triedy A0 za využitia plynového kotla ešte podstatne náročnejšie.

Obnoviteľné zdroje energie (OZE), ktoré sú pri budovách s takmer nulovou potrebou energie nevyhnutnosťou, budú aj preto v nasledujúcej dekáde rýchlo naberať na význame.

Kľúčom k dosiahnutiu energetickej triedy A0 v nových budovách sú tepelné čerpadlá, ktoré sú svojou konštrukciou najúčinnejším zdrojom na vykurovanie. Okrem iného to ukázala už dávnejšia štúdia spoločnosti Viessmann v roku 2019.

„Podľa aktuálnych štatistík a predpokladov do roku 2030 vzrastie predaj tepelných čerpadiel v EÚ zhruba dvojnásobne, zo súčasných takmer 600 000 na 1,2 milióna. To vyzerá naozaj fantasticky. Ale teba si uvedomiť, že len na Slovensku je v súčasnosti nainštalovaných približne 800 000 zdrojov tepla,“ podotkol M. Janda.

Zdroj: Viessmann

Aj pri prudkom rozvoji segmentu tepelných čerpadiel a ďalších zariadení využívajúcich OZE preto aj o 10 rokov budú kľúčovú rolu vo vykurovaní budov zohrávať plynové kondenzačné kotly.

Plynové kotly môžu využívať vodík

Zemný plyn má v energetickom mixe na Slovensku podiel 24 %. Vďaka rozsiahlej plynofikácii je zemný plyn dostupný pre 94 % domácností, pričom Slovensko má hneď po Holandsku druhú najväčšiu plynovú sieť v Európe.

Dôležitým faktorom podľa generálneho riaditeľa Viessmann zároveň je, že svetové zdroje zemného plynu sú z dnešného pohľadu prakticky nevyčerpateľné. Pri aktuálnej úrovni ťažby známe zásoby plynu vystačia na stovky rokov.

V situácii, kedy je na jednej strane nevyhnutné výrazne znižovať emisie skleníkových plynov a na druhej strane OZE nedokážu „zo dňa na deň“ nahradiť zdroje na báze zemného plynu, pričom k dispozícii je rozvinutá plynárenská infraštruktúra, bude podľa expertov Viessmann výhodné riešenie predstavovať zelený vodík.

„Vodík má najvyššiu energetickú hustotu na kilogram. V porovnaní so zemným plynom je to dramatický rozdiel. Vodík sa zároveň môže vyrábať aj spaľovať C02 neutrálnym spôsobom, preto je priateľský k životnému prostrediu,“ menuje M. Janda hlavné z výhod vodíka ako energonosiča.

Zelený vodík poskytne elektrolýza

Jednou z kľúčových otázok pri využívaní vodíka na vykurovanie bude jeho výroba. Prioritným spôsobom produkcie vodíka by podľa expertov mala byť elektrolýza z vody. K tomu je však potrebné veľké množstvo elektrickej energie.

„Pokiaľ je táto elektrina vyrobená v plne CO2 neutrálnom režime, napríklad z fotovoltiky, získavame čistý zelený vodík, ktorý môžeme spaľovať v spaľovacích zariadeniach a plnohodnotne využívať na vykurovanie,“ objasnil M. Janda.

V hre je však aj viacero ďalších možností, napríklad výroba vodíka za využitia elektriny z jadrových elektrární. S touto možnosťou počíta návrh Národnej vodíkovej stratégie SR a v súvislosti s rozvojom vodíkových technológií ju spomína aj minister hospodárstva Richard Sulík.

„Ak sa v budúcnosti podarí primiešavať vodík, ktorý by sa mohlo podariť vyrábať z rezervných zdrojov jadrových elektrární, vidím v tom energetickú budúcnosť Slovenska,“ vyhlásil R. Sulík pri príležitosti Dňa plynárov 19. marca.

Využitie jadrových elektrární pri výrobe vodíka považuje za výhodné riešenie aj Ján Weiterschütz, člen výkonného výboru Národnej vodíkovej asociácie Slovenska. Na produkciu vodíka by podľa neho bolo možné využiť relatívne lacnejšiu nočnú elektrinu, nakoľko produkcia jadrových elektrární je relatívne stabilná v čase a v súčasnosti nočný prúd z Jaslovských Bohuníc a Mochoviec sčasti smeruje na export do Maďarska a na Balkán.

Prečítajte si tiež:

• JESS chce v Jaslovských Bohuniciach vyrábať vodík
• Zelený vodík nedokážeme vyrábať v objeme, aký očakáva Brusel, tvrdí analytik
• Slovensko posiela Komisii 15 projektov zameraných na vodík, uspeli SPP aj eustream

Na trhu je pritom k dispozícii viacero druhov elektrolyzérov. „Bežne dostupné sú alkalické elektrolyzéry, ktoré sa využívajú už niekoľko desiatok rokov. Momentálne sa riešia PEM elektrolyzéry, ktoré dosahujú mierne vyššiu efektívnosť a najmä väčšiu flexibilitu. Dokážu vyrábať elektrinu aj pri príkone elektriny od 5 % do 10 %, takže vedia byť dobre integrované do elektrickej sústavy,“ uviedol J. Weiterschütz vo svojom vystúpení na webinári Viessmann.

V prípade jadrových elektrární odborník vidí veľký potenciál v pokročilejších elektrolyzéroch, ktoré sú schopné využiť aj vysoko gradientné teplo z elektrárne. K účinnosti elektrolyzérov PEM na úrovni 45 – 70 % vďaka tomu dokážu dodať dodatočných 15 %, čo ich účinnosť posúva k 85 %.

Výhodou vodíka pritom je, že môže nájsť uplatnenie aj vďaka už existujúcej plynárenskej infraštruktúre. Ako ďalej doplnil M. Janda, pri 20 % primiešaní zeleného vodíka do zemného plynu je možné emisie skleníkových plynov zredukovať približne o osem percent.

Kotly Vitodens 100/111 sú na vodík pripravené

Spoločnosť Viessmann sa ako medzinárodný výrobca vykurovacích, priemyselných a chladiacich systémov na vodík sústreďuje už dlhodobo.

„Technológie Viessmann sú už dnes pripravené na prevádzku s vodíkom. Či už ide o nástenné kotly, palivové články, stredné kotly, veľké kotly či hybridné kotly,“ podotkol generálny riaditeľ spoločnosti M. Janda.

Úplne nový rad plynových kondenzačných kotlov Vitodens 100/111, ktorú Viessmann uviedol na slovenský trh 1. apríla 2021, pritom podľa odborníka od základu mení pravidlá hry. Tieto kotly sú pripravené a už dnes certifikované na prevádzku pri 20 % primiešavaní vodíka do zemného plynu.

Vitodens 100/111 | Foto: Viessmann

„Viessmann práve predstavil zariadenia, ktoré sú pripravené na budúcnosť. Tá bude podľa mňa ružová,“ reagoval J. Weiterschütz z Národnej vodíkovej asociácie Slovenska.

Viessmann okrem toho vyvíja aj úplne nové kotly, ktoré budú schopné spaľovať 100 % vodík a na trh by sa mali dostať v roku 2024. Podrobnosti o projekte sme priniesli v tomto článku.

Primiešavať vodík je možné už dnes

Budúcnosť vodíka v tepelnej energetike vidí veľmi perspektívne tiež J. Weiterschütz, a to najmä vďaka hustej plynárenskej sieti.

„Do siete, ktorá už je vybudovaná, sa nebude musieť investovať veľa na to, aby sa transformovala na prepravu 100 % vodíka niekedy v roku 2040 až 2050. Dovtedy je stratégia taká, že vodík sa bude primiešavať do zemného plynu a postupne ozeleňovať plynárenstvo a znižovať uhlíkovú stopu,“ ozrejmil J. Weiterschütz.

Dôvodom, prečo by sa Slovensko malo zamerať na vodík vo výrobe tepla, je podľa J. Weiterschütza tiež vysoká sezónna spotreba energia na vykurovanie, a to hlavne vo forme zemného plynu.

Zdroj: Viessmann

Z technického hľadiska je pritom podľa odborníka možné primiešavať vodík do zemného plynu v objeme do 5 % bez toho, aby to malo dopad na fungovanie plynárenskej siete a koncových zariadení.

Pri primiešavaní vodíka na úrovni viac ako 5 % však podľa neho už bude potrebné zrealizovať zmeny v rámci plynárenskej siete, ako aj na koncových zariadeniach.

„Kolegovia v SPP – distribúcia v súčasnosti intenzívne skúmajú, ako sa bude vodík správať v jednotlivých distribučných sieťach, a to najmä v koncových vetvách,“ podotkol J. Weiterschütz.

Jednou z otázok, napríklad, je správanie vodíka v letných mesiacoch, ktoré sa vyznačujú nižšou spotrebou zemného plynu nižšia. Experti preto skúmajú, či pri týchto podmienkach, kedy plyn „stojí,“ nebude dochádzať k oddeľovaniu vodíka a nevzniknú v horných podlažiach bytových domov v tzv. stúpačkách vyššie koncentrácie vodíka.

„Tento pokus už prebehol, správanie vodíka skúmali niekoľko mesiacov a pozitívnou správou je, že vodík sa oddeľuje len minimálne, takže toto riziko odpadá,“ uviedol J. Weiterschütz.

SPP – distribúcia predpokladá, že do piatich rokov budú v zemnom plyne distribuovanom na Slovensku rádovo jednotky percent vodíka.

Zdroj: Viessmann

Stopové množstvá vodíka pritom podľa J. Weiterschütza sú v zemnom plyne na Slovensku prítomné už dnes, a to vďaka importu plynu zo západu EÚ. Prvé projekty primiešavania vodíka do zemného plynu sa totiž v niektorých štátoch už prakticky realizujú a v dôsledku prepojenia plynárenských sústav sa vodík dostáva aj do slovenských potrubí.

„Keď na Slovensku budú vznikať prvé výrobe vodíka, predpokladáme, že vodík pôjde najmä do dopravy, ale budú aj pilotné projekty primiešavania vodíka do zemného plynu. Preto očakávame, že v určitých izolovaných lokalitách sa môžu objaviť aj koncentrácie vodíka v zemnom plyne až do 20 %. Pôjde o lokality, kde budú vybudované prvé demonštračné projekty,“ povedal J. Weiterschütz.

Lacný vodík môže byť z Ukrajiny

V prípade, ak sa využívanie vodíka na Slovensku po roku 2030 naplno rozvinie, krajina podľa J. Weiterschütza nebude mať dostatok vodíka z vlastnej výroby a vodík bude potrebné dovážať.

„Napríklad Nemci na to myslia už dnes, pretože si uvedomujú, že budú v deficite a vodík bude potrebné odnikiaľ dovážať. Momentálne sa preto rieši iniciatíva 2x40 GW elektrolyzérov, pričom 40 GW výrobných kapacít by malo byť v Európskej únii a zo zvyšných 40 GW budú dve tretiny v severnej Afrike, Maroku a Tunisku, a jedna tretina na Ukrajine.“

Práve výroba vodíka na Ukrajine pritom podľa neho bude kľúčovým aspektom celého projektu z pohľadu Slovenska, ktoré má s Ukrajinou vybudované tranzitné plynovodné prepojenia.

„Ukrajina má výborné podmienky z hľadiska vetra pri Čiernom mori, ako aj z hľadiska slnka. Vďaka tomu Ukrajinci vedia vyrábať vodík lacnejšie ako my na Slovensku. Tým pádom by cena vodíka aj po započítaní nákladov na distribúciu mala byť rovnaká, pričom vodíka by bol dostatok na pokrytie dopytu,“ zdôraznil J. Weiterschütz.

Vodík bude potrebovať podporu

EÚ si podľa J. Weiterschütza uvedomila, že vodík je príležitosťou starého kontinentu získať priekopnícke postavenie vývozcu po tom, ako Únia stratila prvenstvo v produkcii batérií. V tomto segmente už v súčasnosti dominujú Čína, Japonsko, Kórea a Spojené štáty.

„Vodík je tu, existuje, nie je to sci-fi. Hlavne v západnej Európe už sú pripravení poskytovať vodíkové technológie pre európsky aj svetový trh,“ povedal J. Weiterschütz. Ako zároveň pripomenul, na úrovni EÚ aj jednotlivých štátov s vodíkovými stratégiami už sú k dispozícii prostriedky rádovo v miliardách eur na podporu vodíka.

„Je potrebná určitá politická podpora. Vodíkové technológie sú v súčasnosti na takej úrovni, ako boli zhruba pred 10 rokmi obnoviteľné zdroje energie. Na to, aby sa dali využívať v praxi, musia byť dotované,“ myslí si odborník.

Ministerstvo hospodárstva SR už dokončilo prípravu Národnej vodíkovej stratégie SR, na ktorú by mal nadviazať akčný plán s konkrétnymi opatreniami. S tými už budú spojené aj konkrétne termíny realizácie a prostriedky alokované na podporu nasadzovania vodíkových technológií do praxe.

„Na základe tohto akčného plánu budú nasledovať finančné výzvy zamerané na podporu konkrétnych opatrení,“ uviedol J. Weiterschütz.

Akčný plán, ktorý sa v súčasnosti už tvorí, bude venovať pozornosť aj potenciálu vodíka v tepelnej energetike. Jedným z navrhovaných opatrení, ktoré sú v hre, je zaradenie mikrokogeneračných jednotiek na báze využitia vodíka do schémy podpory pre domácnosti v rámci projektu Zelená domácnostiam II.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.