Power-to-X (tiež známy ako P2X alebo PtX) opisuje premenu obnoviteľnej elektriny z vetra, vody alebo slnka ako primárnej energie na nosič energie („X“). P2X umožňuje ukladanie prebytočnej energie na neskoršie použitie a zároveň absorbuje výkyvy energie. Energiu možno napríklad premeniť elektrolýzou na vodík, ktorý sa dá priamo alebo v kombinácii s inými prvkami použiť na výrobu palív alebo chemikálií.

Okrem vyrovnávania ponuky a dopytu ponúkajú riešenia P2X možnosť znížiť celosvetové emisie CO2, čo má následne pozitívny vplyv na dosahovanie cieľov stanovených v Parížskej dohode. Parížska dohoda poskytuje plán rastu založeného na nízkouhlíkovej energii s cieľom nahradiť fosílne palivá uhlíkovo neutrálnou alebo bezuhlíkovou energiou.

Na použitie napríklad v ťažkej doprave, v prípade lietadiel, lodí a nákladných áut je Power-to-X nevyhnutný, pretože elektrina môže byť použitá ako základ v procese výroby zelených palív. To isté platí pre energeticky náročné procesy v časti priemyselnej výroby.

Technológie P2X podľa formy energie

Jednou zo základných technológií Power-to-X je elektrolýza, pri ktorej sa voda štiepi na vodík a kyslík. Pojem Power-to-X zahŕňa procesy premeny elektriny z obnoviteľných zdrojov na látku alebo nosič energie („X“). Môže to byť v plynnej forme, ako je vodík alebo metán (Power-to-Gas), alebo to môžu byť kvapalné syntetické palivá, ako je metanol, čpavok, syntetická nafta alebo petrolej (Power-to-Liquid). Kvapalné palivá z Power-to-X sa tiež často označujú ako elektropalivá alebo len e-palivá.

Power-to-Hydrogen je proces štiepenia vody na vodík a kyslík pomocou elektriny prostredníctvom elektrolýzy. Keď sa v tomto procese použije obnoviteľná energia, vodík sa stáva jej doplnkovým nosičom. Vodík možno následne použiť ako ekologické palivo.

Power-to-Gas je proces, pri ktorom môže byť vodík ďalej premenený na metán pomocou metanácie. Riešenia Power-to-Gas sú obzvlášť užitočné, pretože využívajú výhody existujúcich skladovacích zariadení a potrubnej infraštruktúry.

Power-to-Heat využíva elektrinu vyrobenú z obnoviteľných zdrojov na dodávku tepla cez veľké elektrokotly alebo tepelné čerpadlá. V systémoch centralizovaného vykurovania, tiež známych ako systémy diaľkového vykurovania, veľké elektrické kotly vyrábajú teplo na centrálnom mieste, ktoré sa potom prenáša do budov prostredníctvom potrubnej siete. Decentralizované systémy pozostávajú z generátorov tepla v jednotlivých budovách.

Výhody riešení P2X

Technológie P2X môžu uľahčiť integráciu variabilnej obnoviteľnej energie do tradičných energetických sietí vyvážením dopytu a ponuky. Prebytočnú energiu možno premeniť na vodík alebo iné syntetické palivá na uskladnenie. Tieto palivá sa môžu skladovať a premieňať späť na elektrickú energiu, keď je výroba z obnoviteľných zdrojov nedostatočná.

Riešenia P2X môžu pomôcť pri rozšírení využívania obnoviteľnej energie do sektorov, ktoré nie sú priamo pripojené k elektrickej sieti, ako je doprava, vykurovanie a chladenie. Spojenie týchto sektorov s obnoviteľnou energiou prostredníctvom riešení P2X môže urýchliť ich dekarbonizáciu. Elektrolyzér pripojený k rozvodnej sieti tiež poskytuje flexibilné nízkonákladové služby vyrovnávania záťaže pre energetický systém.

Riešenia P2X možno využiť aj na dodávku energie z oblastí s vysokou výrobou do oblastí s vysokým dopytom. Napríklad niektoré z najlepších veterných zdrojov sa často nachádzajú na mori alebo vo vidieckych oblastiach, kde je nízky dopyt. Veterná energia sa môže premeniť na vodík, ktorý sa potom môže prepravovať do oblastí s energetickým deficitom alebo vysokým dopytom.

Implementované riešenia P2X

Na celom svete už bolo uvedených do prevádzky množstvo projektov Power-to-X. Hoci väčšina v súčasnosti inštalovaných projektov má stále relatívne malý rozsah (od 5 do 100 MW), očakáva sa, že sa stanú odrazovým mostíkom k implementácii rozsiahlych riešení. Niektoré z týchto projektov uvádzame ďalej.

V Dánsku nainštalovala spoločnosť Air Liquide spolu s ďalšími technologickými a obchodnými partnermi technológiu Power-to-Hydrogen s názvom HyBalance. Projekt ukončený v októbri 2020 má demonštrovať úlohu vodíka v energetických systémoch. Vodík sa vyrába elektrolýzou vody poháňanou elektrickou energiou z veterných turbín. Projekt pomáha vyrovnávať sieť a poskytuje plynný vodík na použitie v čistej doprave a priemyselnom sektore.

V Porýní v Nemecku bol vo veľkej ropnej rafinérii nainštalovaný 10 MW elektrolyzér, ktorý poskytuje vodík na prevádzku rafinérie. Očakáva sa, že projekt REFHYNE nahradí existujúcu dodávku vodíka z parných metánových reformátorov. Elektrolyzér bude užitočný aj pri vyrovnávaní vnútornej elektrickej siete rafinérie, ktorá poskytuje služby primárnej regulačnej rezervy nemeckým prevádzkovateľom prenosových sústav. Pilotný projekt poskytne údaje potrebné na identifikáciu podmienok, za ktorých môže byť použitý elektrolyzér s výkonom 100 MW.

Vo Švédsku investovala energetická spoločnosť Vattenfall približne 100 miliónov eur do troch jednotiek Power-to-Heat s kombinovaným vykurovacím výkonom 120 MW. Prebytočná veterná energia sa využije na ohrev vody, ktorá sa prenesie do obytných a komerčných budov. Tieto bloky boli navrhnuté tak, aby nahradili uhoľnú elektráreň s kapacitou 330 MWh.

Airbus vidí Power-to-Liquid (PtL) ako kľúčové riešenie pre letectvo z hľadiska vplyvu na klímu, ako aj nákladov. Technológia PtL poskytne alternatívne palivo, ktoré je schválené JetA/JetA1 na použitie v letectve. Spoločnosť sa spojila s konzorciom SAF+ s cieľom zamerať sa na výrobu PtL v širokom meradle. Alternatívne palivo ponúka energiu s vysokou hustotou, potrebnú na vysokovýkonný spôsob dopravy na veľké vzdialenosti. Pilotný závod, ktorý sa nachádza neďaleko kanadského Montrealu, spustil výrobu v roku 2021. Priemyselná veľkovýroba sa očakáva do roku 2025.

Má P2X potenciál?

Najväčší trhový potenciál je v motoroch s palivovými článkami na cestnú dopravu (ako sú vodíkové nákladné a osobné autá). Odhaduje sa, že nákladné autá budú predstavovať 80 % dopytu po vodíku v cestnej doprave, zatiaľ čo osobným automobilom budú pravdepodobne dominovať elektrické vozidlá. V lodnej a námornej doprave majú metanolové motory podľa prognóz na rok 2035 väčší trhový potenciál ako motory na amoniak a priame vodíkové palivové články.

Zdroj

[1] Power-to-X: paving the way for a greener future. Ramboll. [online]. Citované 14. 12. 2022. 

[2] Bofinger, B.: What are Power-to-X solutions? Schneider. [online]. Publikované 02. 03. 2022. Citované 14. 12. 2022. 

[3] Power-to-X – from green energy to green fuel. DTU. [online]. Citované 14. 12. 2022.