Výroba a využití solárních paliv

Aktuální trendy evropské dekarbonizační tranzice začínají klást nároky na dekarbonizaci odvětví, kterých se regulatorní strategie EU zatím týkala pouze okrajově. Jedním z těchto odvětví je bezpochyby sektor dopravy, kterého se v následujících letech bude týkat například zařazení do systému evropského zpoplatnění emisí oxidu uhličitého. Toto zařazení je součástí legislativního balíčku FIT FOR 55, který má za cíl snížení celkových emisí skleníkových plynů o 55 % ve srovnání s rokem 1990. Kromě toho je součástí evropské klimatické politiky pod záštitou deklarace Green deal plán na zákaz prodeje vozidel, které přispívají k navýšení emisí skleníkových plynů v atmosféře, od roku 2035.

Tento směr evropské politiky, ruku v ruce s možným nárůstem cen fosilních paliv na světových trzích způsobeným zvyšující poptávkou v Asii a zemích třetího světa, je předpokladem pro kladení důrazu na hledání alternativních cest zajištění energie pro dopravu. Hlavní takovou alternativou je kromě elektromobility sektor takzvaných solárních paliv. Solární paliva (někdy také nazývána zelená nebo syntetická paliva) jsou paliva, která byla synteticky vyrobena za použití energie z obnovitelných zdrojů (většinou z fotovoltaických zdrojů, proto solární paliva) a jejich dopad na koncentraci skleníkových plynů v atmosféře je nulový (někdy se můžeme setkat s označením „klimaticky neutrální“).

Nejčastěji zmiňovaným palivem je tzv. zelený vodík. Ten je vyráběn elektrolýzou vody, jejíchž hlavním vstupem je elektřiny pocházející u obnovitelných zdrojů. Tomuto tématu se věnuje jiný článek, který je součástí našeho blogu zde.

SNG

Mezi dalšími zvažovanými typy solárních paliv je uváděn syntetický metan (SNG – synthetic natural gas), který je plnohodnotnou náhradu zemního plynu (ten je tvořen z cca 80-95 % metanem). Tento plyn je nejčastěji vyráběn tzv. metanizací vodíku. Metanizace je chemický proces, při kterém je reakcí vodíku (H2) a oxidu uhličitého (CO2) vyráběn metan (CH4). Jelikož je vstupem do tohoto procesu CO2, tak jeho následné vypuštění při spálení SNG vykompenzováno předchozím záchytem CO2 z atmosféry.

Aby bylo možné vzniklé palivo označovat za klimaticky neutrální, musí být vodík, ze kterého se se SNG vyrábí, také klimaticky neutrální (zelený vodík). Toho je možné docílit výrobou vodíku elektrolýzou vody při napájení elektrolyzéru elektřinou z bezemisních zdrojů. V konečném důsledku je pak SNG vyráběn z obnovitelné energie a je tedy možné ho považovat za solární palivo.

Hlavní výhodou SNG je jeho zaměnitelnost se zemním plynem, což umožňuje jeho použití i při využití současné infrastruktury (plynárenská soustava, vozy na CNG…) nebo jeho přímé mísení se zemním plynem. Naopak velkým deficitem a překážkou pro masové využití tohoto energetického média je velká energetická náročnost výroby, neboť účinnost celého procesu se pohybuje mezi 25 a 35 % (výroba vodíku 60-70 %, výroba metanu 40-50 %).

Ostatní paliva

Ze zelného vodíku je však možné vyrábět i jiná paliva, například metanol. Ten je možné buď přímo spalovat v upraveném spalovacím motoru nebo z metanolu pomocí palivového článku vyrábět elektřinu. Metanol (CH3OH) vzniká stejně jako SNG ze dvou hlavních surovin, a to vodíku (H2) a oxidu uhličitého (CO2). Kromě pilotních projektů na využití zeleného metanolu v silniční dopravě začíná toto palivo například využívat dánská společnost na nákladní lodní přepravu MAERSK.

Mimo to je interesantním projektem využití zeleného metanolu pro výrobu syntetického benzinu (e-Fuel), které testuje automobilka Porsche. Tento projekt zahrnuje zachycování CO2 z atmosféry, výrobu vodíku z větrné elektrárny, následnou výrobu metanolu z těchto produktů a finální úpravu metanolu do podoby paliva zaměnitelného za konvenční benzin.

Jako solární palivo je někdy označován i zelený amoniak. Jedná se o amoniak (NH3) vyrobený ze zeleného vodíku. Toto médium je však nutné pro získání energie přetransformovat zpět na vodík, takže se důsledně vzato nejedná o palivo. Toto energetické médium je však vhodnější pro skladování a dopravu, což vede k pilotním projektům využívající zelený amoniak pro přepravu zeleného vodíku mezikontinentální lodní dopravou.