Více než polovina šéfů světových firem, které se podílejí na výrobě aut, vidí velkou budoucnost ve vodíkových článcích, z nichž se může vyrábět elektřina pro pohon aut. Jde o hlavní trend, který vyplývá z aktuálního průzkumu, řekl dnes na brněnské konferenci o budoucím vývoji autoprůmyslu Jan Linhart z poradenské společnosti KPMG. Průzkum společnost dělá každoročně již 19 let. 
 <a href='http://oenergetice.cz/technologie/elektroenergetika/palivove-clanky-princip-funkce-a-deleni/'>Vodíkové články</a> jsou jednou z alternativ elektromobility. Auta disponující touto technologií není potřeba dobíjet z externího zdroje a tankování vodíku trvá podobně jako u klasických paliv. 
<blockquote>
&#8222;Za dvě dekády by měly mít různé technologie pohonu zhruba stejné zastoupení a žádná nebude dominantní,&#8220; vyplývá podle Linharta z průzkumu.
</blockquote>
 Zákazník si bude pohon vybírat podle toho, k čemu auto potřebuje a co mu bude vyhovovat. Vývoj nových pohonů a technologií je podle Linharta daný hlavně drastickým tlakem na regulaci emisí. 
<figure id="attachement_11464" style="width: 1024px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/10/elektromobil-725x484.jpg"><img class="size-large" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/10/elektromobil-725x484.jpg" alt="Elektromobil" width="1024" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Ilustrační foto</figcaption></figure>
 Důležitý postřeh z výzkumu také je, že bude klesat tržní podíl výrobců ze západní Evropy, což předpokládá tři čtvrtiny respondentů. 
<blockquote>
&#8222;Nutně to však neznamená pokles výroby v Evropě, ale zvýšení výroby v jiných částech světa. Zřejmé však je, že Evropa už nebude hrát tak důležitou roli,&#8220; uvedl Linhart.
</blockquote>
 Podobně jako v předchozích letech jsou důležitými trendy robotizace a automatizace výroby a vývoj autonomních aut. Naopak zcela mimo trendy se dostalo vylepšování spalovacích motorů. Velkým tématem je také přidaná hodnota automobilek, kterou požadují zákazníci. 
<blockquote>
&#8222;Proto budou klíčovou roli hrát data, která dokážou automobilky získat z provozu prodaných aut,&#8220; uvedl Linhart.
</blockquote>
 Zdeněk Meitner kš

Elektřina

Průzkum: Velké automobilky vidí velký potenciál ve vodíkovém pohonu

<a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/palivove-clanky-princip-funkce-a-deleni/" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Pod pojmem palivový článek</a> se rozumí elektrochemické zařízení přeměňující chemickou energii paliva na energii elektrickou. Takováto zařízení se už dnes využívají i k výrobě elektřiny v měřítku relevantním z pohledu provozu přenosové soustavy. Jedním z pionýrů takovéhoto využití palivových článků je Jižní Korea, <a href="https://www.elp.com/articles/2018/08/feature-south-korea-flies-flag-for-fuel-cells.html" target="_blank" rel="noopener noreferrer">kde v současnosti dosahuje instalovaný výkon těchto zařízení téměř 300 MW. Dle plánu korejského ministerstva průmyslu by se pak výkon v palivových článcích měl do 5 let zvýšit více než dvaapůlkrát.</a>
Korejská energetika se musí vypořádat s několika specifiky této asijské země. Jižní Korea má nejvyšší hustotu zalidnění z rozvinutých ekonomik. V Jižní Korei připadá zhruba 500 obyvatel na kilometr čtvereční, což je téměř 4x více než v České republice (133 obyv./km2).
Korea také zaujímá přední příčky ve spotřebě elektřiny na obyvatele, kterou má například o polovinu vyšší než Německo nebo Francie. Dominantním zdrojem využívaným k výrobě elektřiny v Korei jsou uhelné elektrárny, které zajišťují zhruba 40 % výroby, následují jaderné elektrárny s podílem necelých 30 % a plynové zdroje zajišťující čtvrtinu produkce elektřiny.
<h2>Legislativa přeje rozvoji palivových článků</h2>
Zásadnější rozvoj palivových článků v Korei odstartoval v roce 2012 tzv. „<a href="http://www.iea.org/policiesandmeasures/pams/korea/name-39025-en.php?s=dHlwZT1yZSZzdGF0dXM9T2s" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Renewable Portfolio Standard“</a>. Korejská legislativa totiž ukládám všem energetickým společnostem s celkovým souhrnným instalovaným výkonem jejich elektráren vyšším než 500 MW dosáhnout stanoveného podílu výroby elektřiny z obnovitelných nebo inovativních zdrojů.
To, jakým způsobem se vyrobená elektřina z těchto zdrojů promítne do podílu na výrobě elektřiny jednotlivých společností, záleží na korekčním koeficientu, který se pro jednotlivé typy elektráren liší. Nejvyšší koeficient 2 mají právě palivové články spolu s offshore větrnými elektrárnami a přílivovými elektrárnami. Koeficient nižší než 1 pak mají solární elektrárny na zemědělské půdě nebo zdroje využívající k výrobě elektřiny odpad.
Vzhledem k vysokému korekčnímu koeficientu palivových článků a <a href="https://academic.oup.com/ce/advance-article/doi/10.1093/ce/zky012/5055431" target="_blank" rel="noopener noreferrer">dotacím dosahujícím až 80 % z pořizovací ceny</a> ze strany Korejské vlády byly na tomto poloostrově již realizovány desítky projektů zdrojů využívajících palivové články. To jsou hlavní důvody toho že má Korea největší instalovaný výkon v palivových článcích na světě.
<h2>Zdroj s největším výkonem v palivových článcích na světě se nachází v Koreji</h2>
Již v roce 2014 byl v Korei uveden společností Posco Energy do provozu projekt Gyeonggi Green Energy využívající palivové články k výrobě elektřiny a tepla o výkonu 59 MW. Zhruba třetina článků však během prvních dvou let přestala fungovat a musela být vyměněna.
 
Společnost Posco Energy provozovala před opuštěním tohoto odvětví v letošním roce v palivových článcích  výkony 154 MW, který je distribuován ve 20 lokalitách na území Koree. Aktivní v oblasti palivových článků je společnost Doosan, která má v této technologii v Korei nainstalován výkon více než 50 MW.
I přes zmíněné komplikace související s provozem některých typů palivových článků, mají palivové články i nadále podporu korejské vlády. Podle plánu korejského ministerstva průmyslu, by se totiž do roku 2022 výkon v palivových článcích na Korejském poloostrově měl zvýšit ze současných 300 MW na 800 MW.

Plynárenství

Palivové články jako součást transformace energetiky? V Koreji této technologii věří

Švédsko-švýcarská společnost <a href="https://dieselgasturbine.com/fuel-cells-cruise/#.WgYkYbWDO01">ABB oznámila dodávku palivových článků na výletní loď</a> společnosti Royal Caribbean International. Systém bude prvním svého druhu, který bude primárním zdrojem elektrické energie pro výletní loď. Celkový instalovaný elektrický výkon celého systému bude 100 kWe.
Pilotní instalace na výletní lodi společnosti Royal Caribbean International zahrnuje technologie řízení, výkonových měničů a transformátorů od společnosti ABB. Celý systém bude generovat elektrický výkon 100 kWe. Celá sestava byla upravena pro lodní použití, sestavena a otestována dceřinou společností ABB Marine &amp; Ports. Pro účely pilotního projektu ABB vybrala <a href="http://ballard.com/fuel-cell-solutions/fuel-cell-power-products">FCvelocity palivový článek s polymerní membránou</a> (PEM &#8211;  Proton Exchange Membrane) od společnosti Ballard Power Systems.
<blockquote>
„Tato pilotní instalace demonstruje, že technologie palivových článků je již nyní plně k dispozici pro lodní dopravu. Technologie palivových článků měla být hudbou budoucnosti pro dalších 25 let, ale již nyní se stávají skutečností. V ABB věříme, že příští generace plavidel bude elektrická, vybavená digitálními technologiemi a mezi sebou propojená. Palivové články mají výrazně vyšší účinnost než spalovací motory a umožňují vyšší koncentraci energie ve srovnání s ropnými palivy. Pokud používáte obnovitelné zdroje k výrobě vodíku, stává se celý energetický řetězec čistým a opravdu bez emisí,“ uvádí Juha Koskela, ředitel ABB Marine &amp; Ports.
</blockquote>
Pilotní instalace má demonstrovat odhodlání společnosti Royal Caribbean International k přechodu na bezemisní zdroje napájení svých lodí. Z tohoto důvodu má vzniknout nová třída lodí Icon, která bude vybavena <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/palivove-clanky-princip-funkce-a-deleni/">palivovými články</a>.
<blockquote>
&#8222;Naším cílem je vyloučit kouř z komínů. Jsme odhodláni inovovat, neustále zlepšovat a být zodpovědní vůči životnímu prostředí. Využívání palivových článků nám dává příležitost plnit zároveň všechny tři body,&#8220; říká Harri Kulovaara, viceprezident společnosti Maritime and Newbuilding, Royal Caribbean Cruises.
</blockquote>

Zdroj úvodní fotografie: <a href="http://www.abb.com/cawp/seitp202/3d0a5c29d2815dc285257d5600622c5a.aspx">ABB</a>

Čistá mobilita

Palivové články jako zdroj energie pro námořní dopravu

Britská společnost Doosan Babcock byla vybrána, aby dodala nízkoemisní zdroje pro výrobu elektrické energie, tepla a chladu pro nové Aberdeen Exhibition and Conference Centre (AECC). Doosan Bancock vybuduje energetické centrum, kam dodá tři kogenerační jednotky na bázi palivových článků.
Britské město Aberdeen vybuduje nové konferenční centrum a výstaviště (AECC &#8211; Aberdeen Exhibition and Conference Centre) za 406 milionů dolarů. Součástí areálu o celkové rozloze 61 hektarů bude energetické centrum s třemi kogeneračními jednotkami.
Kogenerační jednotky dodá britská společnost Doosan Babcock. Každá kogenerační jednotka na bázi palivových článků Doosan Purecell Model 400 bude mít instalovaný elektrický výkon 440 kWe a instalovaný tepelný výkon 450 kWt. Vzniklé energetické centrum bude sloužit pro zásobování AECC elektrickou energií a teplem a jeho součástí bude i chladicí systém. Celkový instalovaný elektrický výkon bude 1320 kWe a tepelný výkon bude 1350 kWt.
<blockquote>
Radní města Aberdeen Jenny Laing řekla: &#8222;Jsem potěšena, že Doosan Babcock poskytne inovativní řešení pro nové AECC. Toto místo bude fantastickým přínosem pro město Aberdeen a pro jeho strategický plán Strategic Infrastructure Plan a je skvělé, že zkušená společnost Doosan Babcock bude jeho součástí.&#8220;
</blockquote>
Palivové články Doosan Purecell Model 400 jsou flexibilní z hlediska spotřeby paliva a můžou pracovat na zemní plyn z celostátní rozvodné sítě, na bioplyn nebo na vodík. Celý systém je navržen pro napájení větších komplexů, jako jsou datová centra, průmyslové provozy a mikrosítě.
<blockquote>
Generální ředitel Doosan Babcock Andrew Hunt řekl: &#8222;AECC a energetické centrum prospěje hned v několika směrech jak skotskému hospodářství a životnímu prostředí, tak jako průkopnický příklad toho, jak města a podniky mohou účinně plnit enviromentální cíle.&#8220; 

</blockquote>
Zdroj úvodní fotografie: <a href="http://www.doosanbabcock.com/en/greenpower/system.do">Doosan Babcock</a>

Doosan dodá  do Aberdeenu 3 kogenerační jednotky na bázi palivových článků

Německý Fraunhoferský ISE institut pro solární energetické systémy a americká Národní laboratoř pro energii z obnovitelných zdrojů (NREL), podporovaná americkým ministerstvem energetiky, <a href="http://www.sunwindenergy.com/review/fraunhofer-ise-nrel-collaborate-hydrogen-fuel-cell-research">oznámily podepsání memoranda o spolupráci na výzkumu technologií vodíkových a palivových článků.</a>
Experti na vodíkové a palivové články z Německa a USA budou úzce spolupracovat během výzkumu a vývoje. Technologie vodíkových a palivových článků jsou podle Fraunhoferského institutu nedílnou součástí německého energetického programu „Energiewende“, jehož součástí je posun energetiky směrem k obnovitelným zdrojům energie.
Elektřina vyrobená obnovitelnými zdroji, jako jsou větrné a solární parky, se dá využít k výrobě vodíku z vody pomocí elektrolýzy. Ten lze následně využívat jako palivo v rozmanitých aplikacích, například jako palivo pro nízkoemisní automobily a autobusy. Vodík je zároveň považován za výbornou surovinu pro výrobu kapalných syntetických paliv pomocí katalytické konverze s oxidem uhličitým.
<figure id="attachment_28042" style="width: 744px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-28042" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/09/palivovy-clanek-e.on_.jpg" alt="Palivový článek Mannheim" width="744" height="476" /><figcaption class="wp-caption-text">Německo se vývoji technologie palivových článků věnuje intenzivně. Na konci září v Mannheimu uvedli do provozu <a href="http://oenergetice.cz/nemecko/v-nemecku-byl-spusten-prvni-megawattovy-palivovy-clanek-v-evrope/" target="_blank">první megawattový palivový článek v Evropě</a>.</figcaption></figure>
Spolupráce má probíhat hlavně v oblastech výzkumu a vývoje infrastruktury pro využití vodíku či systémů využívajících elektrolýzu k jeho výrobě. Předmětem spolupráce má také být analýza vodíkových systémů a vytváření modelů pro jejich implementaci do sítě.
Výzkumné práce, prováděné Fraunhoferským institutem, zahrnují základní studium produkce, přeměny a katalytického zpracování vodíku. Institut se zároveň zabývá vytvářením možných modelů za účelem studování pozice vodíku v energetickém systému budoucnosti. NREL, která je dlouhodobě podporována úřadem pro technologie palivových článků, se naopak zabývá pokročilou elektrolýzou, infrastrukturou zásobování vodíkem a analýzou funkčnosti vodíkových systémů pro využití v měřítku energetické soustavy.
Hlavním cílem spolupráce je urychlit výzkum a vývoj těchto technologií a umožnit trvale udržitelné využívání vodíkových a palivových článků.
Autor úvodního obrázku: <a href="https://www.flickr.com/photos/criminalintent/">Lars Plougmann</a>

Němci budou spolupracovat s USA na výzkumu a vývoji palivových článků

Výzkumní pracovníci britské University of Bath vyvinuli <a href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468616301141" target="_blank">nový palivový článek</a>, jenž umožňuje vyrábět elektrickou energii z moči. Inovativní článek by mohl své využití nalézt zejména v regionech trpících chudobou či odlehlých oblastech bez přístupu k elektrizačním sítím.
Mikrobiální palivový článek je zařízení, které využívá biologických procesů bakterií k přeměně organických látek, například i moči, na elektrickou energii. Hlavní výhodou tohoto typu článků je jejich relativně levný a ekologický provoz.
<blockquote>
„Mikrobiální palivové články mohou sehrát významnou roli při hledání řešení, která podpoří dostupné a bezpečné dodávky elektrické energie, které budou šetrné k životnímu prostředí, známé jako energetické trilema,“ říká spoluautorka projektu Dr. Mirella Di Lorenzo
</blockquote>
Současná verze palivového článku má rozměry přibližně 2,5 na 2,5 cm a na katodě využívá organický katalyzátor, který je výrazně levnější alternativou k platině, jež bývá běžně využívána v ostatních mikrobiálních článcích.
Podle hlavního autora projektu, Jona Choulera, by mikrobiální palivové články mohly být skvělým zdrojem energie v rozvojových zemích, a to zejména v chudobných a zemědělských oblastech.
<blockquote>
„Vytvoření technologie, která může potenciálně změnit životy chudých, kteří nemají přístup k elektřině nebo si ji nemohou dovolit, přináší strhující možnosti. Doufám, že výsledky našeho výzkumu umožní strádajícím lidem těšit se z vyšší kvality života,“ tvrdí Jon Chouler.
</blockquote>
Autoři článku se nyní zaměřují na možnosti navýšení jeho výkonu, který je zatím jeho největším nedostatkem. V současné době dosahuje energetická hustota 2 W na metr krychlový prostoru komory článku, což je výrazně méně, než nabízí běžné vodíkové články. Naopak významnou výhodou této technologie jsou nízké výrobní náklady a využití odpadního materiálu.
Autor úvodní fotografie: Tim Gander

Akumulace energie

Vědci vyvinuli palivový článek využívající k výrobě elektřiny moč

Německo v letech 2018-2021 uvede do provozu celkem padesát vlaků poháněných vodíkovými palivovými články. Pohon na vodík začíná být velmi aktuálním nízkoemisním trendem v oblasti dopravy. Další vlaky podobného typu budou v budoucnu nejspíš jezdit například i v Norsku.
Experti z norské dopravní společnosti Jernbaneverket a výzkumné středisko Sintef pracující při Norské univerzitě vědy a technonolgie v Trondheimu (NTNU) vydali zprávy o budoucnosti nízkoemisní dopravy, která se mimo jiné zabývá tím, jak vyměnit norské naftové vlaky za vodíkové. Řešením může být použití vlaků typu Coradia Nordic, které jezdí například ve Švédsku. Tento typ souprav by mohl být použit jako vzor pro ty nové, vodíkové.
Provozovat vodíkové vlaky je v současnosti dražší než klasické naftové soupravy. S nulovými emisemi se ale mohou stát atraktivními a s větší poptávkou se náklady podstatně sníží. Dle zpráv Sintefu se tyto vlaky také ukazují být lepším řešením než například ty jezdící na bionaftu. Dalším možným východiskem by také mohl být pohon na zemní plyn či baterii kombinovaný s naftou.
<h2>50 vodíkových souprav míří do Německa</h2>
Firma Alstom Transport Norge nyní uzavřela smlouvu o dodávce padesáti souprav poháněných vodíkem využívajících technologii palivových článků. Vlaky budou jezdit ve čtyřech spolkových zemích Německa &#8211; Dolní Sasko, Severní Porýní-Vestfálsko, Hesensko a Bádensko-Württembersko. Testovací vlak bude uveden do provozu v roce 2018. Ostatní přijdou na řadu do roku 2021.
To, jaká bude budoucnost vlakové dopravy v samotném Norsku, ještě není definitivně rozhodnuto. Dle zástupce Alstomu by vodíkové vlaky mohly dominovat i na norských železnicích již od let 2020-2025.
Zdroj úvodního obrázku: Aftenposten

Norské vodíkové vlaky již brzy v Německu

Palivový článek je zařízení sloužící k přímé přeměně chemické energie na energii elektrickou. Na první pohled by se mohlo zdát, že princip jeho funkce, založený na elektrochemické reakci, je podobný běžným bateriím či akumulátorům, je tomu však jinak.
Pro svou funkci potřebuje běžný palivový článek kontinuální přívod paliva, které v článku reaguje s oxidačním činidlem a za vzniku různých sloučenin, v závislosti na typu použitého článku a paliva, dochází k produkci elektrické energie.
Ačkoliv první experimenty s palivovými články se datují až do první poloviny 19. století, větší pozornosti se tato technologie dočkala zejména až v druhé polovině století minulého. Širšího využití se palivové články zatím nedočkaly, avšak v posledních letech se objevují nové potencionální možnosti jejich využití.
<h2>Konstrukce a princip palivového článku</h2>
Každý palivový článek je tvořen třemi hlavními komponenty – anodou, katodou a elektrolytem či membránou. Nejběžnějšími a nejstaršími typy palivových článků jsou vodíkové.
Na anodu článku je přivedeno palivo, například právě vodík, který díky katalytické příměsi na povrchu anody (nejčastěji platině) disociuje na kladné ionty (protony) a elektrony. Membrána či elektrolyt, jež odděluje anodu od katody, umožňuje průchod pouze kladně nabitým protonům, přičemž volné elektrony prochází oddělenou cestou (elektrickým obvodem) a jsou příčinou vzniku elektrického proudu. Posledním krokem je sloučení protonů a elektronů s oxidačním činidlem na katodě za vzniku odpadních látek, v případě vodíkového článku je výsledným produktem chemické reakce voda.
<figure id="attachment_8360" style="width: 236px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/09/pemfc.jpg"><img class="wp-image-8360 size-full" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/09/pemfc.jpg" alt="pemfc" width="236" height="270" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Princip vodíkového palivového článku. Zdroj: h2bus.cz</figcaption></figure>
Účinnost reakce samotné, která stojí za produkcí elektrické energie, se pohybuje v rozmezí 40 až 60 procent. V případě použití palivových článků v režimu kombinované výroby elektřiny a tepla se účinnost může vyšplhat až na procent 90, podobně jako u běžných kogeneračních jednotek.
<h3>Vodíku je stále málo</h3>
Kromě vyšší pořizovací ceny palivových článků samotných ve srovnání s konvenčními zdroji energie je jejich největší nevýhodou neekonomičnost jejich provozu. Nejběžněji užívaným palivem pro jejich provoz je vodík, který se v přírodě běžně samostatně nevyskytuje.
Nejčastěji bývá vodík extrahován ze zemního plynu, méně častěji pak elektrolytickým způsobem z vody. Oba procesy jsou energeticky náročné, a proto tedy výroba vodíku pro jeho následné využití v palivovém článku není ekonomicky výhodná.
Jistou pomocnou rukou mohou být pro výrobu vodíku obnovitelné zdroje energie, které svou často nadbytečnou produkcí generují nadbytek elektrické energie v síti, která může být využita právě pro účely <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/power-to-gas-budoucnost-akumulace-elektriny/" target="_blank">výroby vodíku</a>. Takovéto zařízení bylo uvedeno do provozu na počátku letošního července <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/nova-stanice-vyrabejici-vodik-z-prebytecne-elektriny-z-vetrnych-elektraren-byla-spustena-v-nemecke-mohuci/" target="_blank">v německé Mohuči</a> a svou výrobou by mělo pokrýt potřeby až 2000 vozidel s palivovými články.
Technologii akumulace energie do vodíku <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/v-prazskem-ujv-rez-uspesne-testuji-akumulaci-elektriny-pomoci-vodiku/" target="_blank">testují i v pražském ÚJV Řež</a>, kdy získané palivo může sloužit i pro pohon vodíkem poháněného autobusu TriHyBus, který byl vyvinut právě ve spolupráci s tamními odborníky.
<figure id="attachment_8359" style="width: 650px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/09/TriHyBus-FC.jpg"><img class="wp-image-8359" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/09/TriHyBus-FC.jpg" alt="TriHyBus FC" width="650" height="432" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Pohled na palivové články českého TriHyBusu. Zdroj: trihybus.cz</figcaption></figure>
Další z nevýhod vodíku je jeho vysoká výbušnost a problémy s netěsností tlakových nádob vzhledem k malým rozměrům částic plynu.
<h2>Typy palivových článků</h2>
Typů palivových článků je řada, přičemž se rozlišují zejména v závislosti na používaném elektrolytu, který může mít i podobu membrány či keramiky. Dalšími kritérii pro dělení článků může být provozní teplota nebo typ používaného paliva.
<h3>Alkalický palivový článek (AFC)</h3>
Alkalický palivový článek je vzhledem ke své konstrukci jedním z nejjednodušších. Jak již z názvu vyplývá, ke své funkci používá elektrolyt tvořený alkalickými kovy – nejčastěji hydroxidem sodným či draselným a to v různé koncentraci, mimo jiné v závislosti na provozní teplotě.
Hlavní výhodou je možnost využití různých levnějších katalyzátorů oproti drahé platině. Jeho největším nedostatkem je však náchylnost ke znečištění elektrolytu oxidem uhličitým, proto musí být čistota použitého paliva (vodíku) a oxidantu (kyslíku) velmi vysoká.
Tento typ článku našel využití zejména v kosmickém programu Spojených států a to pro napájení lodí Appolo a následně i raketoplánů.
<h3>Palivové články s polymerní membránou (PEMFC)</h3>
Jeden ze základních typů palivových článků využívá k oddělení anody od katody polymerní membránu. V současnosti je tento typ článku na základě jeho funkce také nazýván Proton Exchange Membrane Fuel Cells, ačkoliv jeho zkrácené nazvání PEMFC vychází z původního názvu Polymer electrolyte membrane (PEM).
Jelikož článek pro oddělení protonů od elektronů využívá polymerní membránu, odpadají problémy s možnou korozí vyvolanou elektrolytem, jedinou kapalinou vyskytující se v článku je voda. Pro udržení správné funkce článku však musí být membrána udržována vlhká, musí být tedy udržována rovnováha mezi vodou vznikající při reakci a jejím odvodem či odparem z membrány.
Nejčastěji používaným palivem pro tento druh článku je vodík, použit může být například i metanol.
Využití nalezl v širokém okruhu aplikací od záložních zdrojů elektrické energie, menších zdrojů pro lokální výrobu elektřiny až po dopravní sektor pro pohon osobních automobilů či autobusů a jiných vozidel.
<h2>Aplikace palivových článků</h2>
Palivové články své využití nalezly zejména v lokální výrobě elektrické energie (či tepla v případě kogenerace). Výkony modulů tvořených jednotlivými články se pohybují obvykle v řádu desítek či stovek kW.
Zřejmě nejdiskutovanější oblastí jejich využití je dopravní sektor. Přestože v současné době nejsou produkovány žádné vodíkem poháněné automobily ve významnějším množství, je 21. století jejich rozvoji nakloněno. V posledních letech přichází výrobci osobních automobilů stále s novými modely. Podobně jako u dalších vozidel s alternativními pohony však jejich většímu rozšíření brání velmi omezený počet plnících stanic.
S rozvojem popularity mobilních zařízení, jakými jsou telefony, tablety či další zařízení, se technologii palivových článků otevřela nová cesta. Vzhledem k výrazně vyšší energetické hustotě, tedy poměru uložené energie k hmotnosti, vůči běžně užívaným akumulátorům mohou palivové články poskytnout dostatek elektrické energie právě pro mobilní zařízení při delších cestách. Jedním ze zástupců této kategorie je i článek <a href="https://www.kickstarter.com/projects/ezelleron/kraftwerk-highly-innovative-portable-power-plant/description" target="_blank">kraftwerk</a> výrobce eZelleron, který má jako palivo pro výrobu elektrické energie využívat i běžný plyn do zapalovače.
Zdroj úvodní fotografie: <a href="https://www.flickr.com/photos/pestoverde/" target="_blank">Maurizio Pesce</a>

Palivové články – princip funkce a dělení

Firmy <a href="http://oenergetice.cz/spolecnosti-cr/e-on/">E.ON</a> a <a href="http://www.friatec.de/index.html" target="_blank">Friatec</a> uzavřely dlouhodobé partnerství, na jehož základě v Německu vyroste elektrárna využívající palivové články. Půjde o největší elektrárnu svého druhu v Evropě. Uvádí to <a href="http://www.eon.com/en/media/news/press-releases/2015/7/30/eon-and-friatec-entered-into-a-long-term-energy-partnership.html" target="_blank">tisková zpráva</a> společnosti E.ON.
Mimo to se společnosti E.ON Connecting Energies a <a href="http://www.fuelcellenergy.com/" target="_blank">FuelCell Energy</a> Solutions dohodly na spolupráci ohledně decentralizované kombinované výroby tepla a elektřiny za použití palivových článků. Tyto články mohou dosahovat výkonu až několika MW. To otevírá nové možnosti pro velké spotřebitele elektřiny, kteří potřebují stálé dodávky elektrické energie ze spolehlivého a čistého zdroje za rozumné ceny.
Společnost Friatec se specializuje na odolné průmyslové materiály. Vznikla v roce 1863 v německém Mannheimu. Právě zde by měla vzniknou elektrárna, která bude zásobovat jeden z výrobních závodů elektřinou z palivových článků. Majitelem a provozovatelem elektrárny bude E.ON.
<h3>Vůbec první evropská elektrárna s palivovými články s výkonem v řádech megawatt</h3>
Články s výkonem 1,4 MW a účinností 47 % dodá společnost <a href="http://www.fces.de/">FuelCell Energy Solutions</a>. Elektrárna by měla pokrýt zhruba 60 % spotřeby výrobního závodu v Mannheimu. Palivové články by měly snížit jednak náklady, ale hlavně produkci CO2 přibližně o 3000 tun ročně. Mimo to umožní navrhované řešení od E.ONu snížit náklady společnosti Friatec až o 46 %.
<blockquote>
&#8222;Je nám potěšením instalovat první komerční megawattovou elektrárnu s palivovými články v Evropě,&#8220; nechal se slyšet Robert Heinz, výkonný ředitel E.ON Connecting Energies.
&#8222;Naše výrobní procesy vyžadují velké množství elektrické energie a tepla, proto jsme velmi rádi, že můžeme využít palivové články, které jsou velmi účinné a ekologické, což je v souladu s našimi výrobními procesy šetrnými k životnímu prostředí,&#8220; uvedl Klaus Wolf, výkonný ředitel Friatec.
</blockquote>

Elektrárny v Evropě

Největší elektrárna s palivovými články v Evropě bude v Německu

Energetika ve většině rozvinutých zemích se nezadržitelně mění. Kromě vývoje v elektroenergetice, ve které je dlouhletý koncept centralizované výroby elektřiny nahrazován stále ve větší míře decentralizovanou výrobou převážně obnovitelných zdrojů energie v čele se <a href="http://oenergetice.cz/technologie/obnovitelne-zdroje-energie/fotovoltaicka-elektrarna-princip-funkce-a-soucasti/" target="_blank">solárními</a> a <a href="http://oenergetice.cz/typy-elektraren/vetrne-elektrarny-princip-cinnosti-zakladni-rozdeleni/" target="_blank">větrnými</a> elektrárnami, přicházejí velké změny i v dalších odvětvích.
V teplárenství se čím dál více začínají prosazovat malé <a href="http://oenergetice.cz/technologie/kogenerace-princip-technologie-a-vyhody/" target="_blank">kogenerační jednotky</a>, jejichž celková účinnost často převyšuje 90 %, a pozadu nezůstává ani rozvoj <a href="http://oenergetice.cz/technologie/obnovitelne-zdroje-energie/geotermalni-energie/" target="_blank">geotermální energetiky</a>.
V dopravě si potom zase ukrajují čím dál větší kus z pomyslného koláče elektromobily v čele s fenoménem posledních měsíců <a href="http://oenergetice.cz/spolecnosti-svet/tesla-motors-vyvoj-spolecnosti-a-budoucnost/" target="_blank">automobilkou Tesla</a>.
Zapomínat by se nemělo ani na rozvoj vodíkových palivových článků a dalších perspektivních a k životnímu prostředí šetrných technologií. Podle zahraničního webu The guardian bylo za posledních 20 let na portálu zaměřujícím se na &#8222;čisté technologie&#8220; <a href="http://www.cleantechpatentedge.com/" target="_blank">CleanTech PatentEdge</a> schváleno nebo publikováno kolem 1,2 milionů patentů.
Mnohé z těchto nápadů samozřejmě nikdy nebudou realizovány nebo vhodné pro masovou výrobu. Některé z technologických novinek z poslední doby, ale určitě stojí za zmínku. V následujících několika odstavcích je představeno pět zástupců.
<h3>Průhledné solární panely</h3>
O průhledných solárních panelech a jejich perspektivě jsme informovali již v <a href="http://oenergetice.cz/technologie/obnovitelne-zdroje-energie/pruhledne-solarni-panely-mozna-jiz-brzy/" target="_blank">našem dřívějším článku</a>. Vzhledem k potenciálu této technologie určitě stojí za to představit ji i v tomto výběru.
<figure id="attachment_4901" style="width: 300px" class="wp-caption alignright"><a href="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/06/solar_transluent-300x169.jpg"><img class="wp-image-4901 size-medium" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/06/solar_transluent-300x169-300x169.jpg" alt="Zdroj: fastcoexist.com" width="300" height="169" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Zdroj: fastcoexist.com</figcaption></figure>
Představte si mobilní telefon, budovu nebo automobil, který bude schopen vyrábět elekřinu díky těmto průhledným solárním panelům zabudovaným ve skle.
Ubiquitous Energy, společnost stojící za vývojem technologie, v minulém týdnu poprvé předvedla svůj průhledný klenot na veřejnosti.
S tlouštkou menší než tisícina milimetru propouští toto &#8222;sklo&#8220;, nebo spíše tenká vrstva, světlo viditelné lidským okem, zatímco ultrafialové a infračervené světlo zachycuje a přeměňuje na elektřinu, která následně prodlužuje výdrž baterie. To je podle CEO a spoluzakladatele spoležnosti Ubiquitous Energy Milese Barra jeden z hlavních cílů společnosti.
<h3>Biologicky rozložitelné baterie</h3>
Přibližně 22 tis. tun baterií z domácností končí každý rok na skládkách podle <a href="http://www.recycle-more.co.uk/pwpcontrol.php?pwpID=10713" target="_blank">Recycle More</a>. Míra recyklace je přitom nízká (odhadována na 10 %), tudíž myšlenka efektivnějších <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akumulace-energie/zakladni-typy-baterii-a-spravne-nabijeni/" target="_blank">baterií</a>, biologicky rozložitelných baterií nebo alespoň baterií vyrobených z materiálů šetrných k životnímu prostředí je vítána.
Tento měsíc oznámil vědecký tým švédských a amerických vědců, že vyvinul baterie vyrobené z měkké, pěnové substance založené na dřevu, nazávané aerogel. Hlavním materiálem použitým k výrobě je buničina (celuóza). vyrobená baterie je lehká, průžná a má mít i velkou kapacitu.
Cílovým trhem vývojářů je denně používaná elektronika a automobilová elektronika. Vývoj technologie je nicméně ještě v rané fázi a širšího využití by se dle odhadů mohla dočkat za 5 &#8211; 10 let.
<h3>Indukčně nabíjené automobily</h3>
<figure id="attachment_4908" style="width: 300px" class="wp-caption alignleft"><a href="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/06/google-driverless-car.jpg"><img class="wp-image-4908 size-medium" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/06/google-driverless-car-300x201.jpg" alt="google-driverless-car" width="300" height="201" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Samořídící automobil od Googlu. Zdroj: recombu.com</figcaption></figure>
Jedna z nejvíce rozvíjených oblastí je bezesporu doprava. Ale zatímco se pozornost veřejnosti upírá zejména na samořídící auto od Googlu nebo na Teslu Elona Muska, vývoj v oblasti nabíjení elektromobilů ušel vělký kus cesty téměř bez povšimnutí.
Představte si elektromobil nabíjený při jízdě po silnici. Britská <a href="http://www.trl.co.uk/" target="_blank">výzkumná dopravní laboratoř</a> oznámila v březnu letošního roku, že provádí studii proveditelnosti na využití dynamického bezdrátového přenosu elektřiny (wireless power transfer &#8211; WPW) na britských silnicích za účelem zvýšení využití elektrických vozidel. Je to samozřejmě velmi nadčasové, ale záměr bezpochyby skvělý.
Více realistický cíl dosažitelný v kratším horizontu je zavedení indukčního nabíjení elektromobilů a tím odstranění potřeby využití kabelů. Jednou ze společností, která se vývojem technologie bezdrátového nabíjené elektrických vozidel zabývá, je společnost <a href="http://www.qualcommhalo.com/" target="_blank">Qualcomm Halo</a>. První pokusy již proběhly v Londýně a podle Anthonyho Thomsona, víceprezidenta společnosti, je budoucnost městské mobility právě v bezdrátové elektromobilitě.
<h3>Vodíkové palivové články</h3>
Toyota a Hyundai přeměňují plány na komerční využití vodíkových palivových článků v doprávě na skutečnost. Jednou ze společností, které stojí za rozvojem vodíkových palivových článků, je <a href="http://www.intelligent-energy.com/" target="_blank">Intelligent Energy</a>.CEO Henri Winand je optimistický a říká, že vodíkový čas nadešel. Společnost se ale kromě automobilového průmyslu zaměřuje na využití této technologie i v dalších oblastech energetiky.
„Nasazujeme palivové články jako náhradu za malé záožní diesel generátory v Indii ve velké míře, “ říká Winand a dodává: „Představené naší nabíječky Upp v Apple storech po Británii nás přináší blíže ke spotřební elektronice.“
<h3>Mikrokogenerační jednotky</h3>
Cenově dostupné způsoby decentralizované výroby elektřiny a tepla se konečně začínají prosazovat ve větší míře. Nová instalovaná solární kapacita<a href="http://oenergetice.cz/obnovitelne-zdroje/nova-instalovana-solarni-kapacita-loni-opet-rekordne-rostla-evropskym-tahounem-byla-velka-britanie/" target="_blank"> vloni rekordně rostla</a> a pozadu nezůstaly ani další obnovitelné zdroje elektřiny.
Oblast, ve které významný pokrok stále nenastal jsou mikrokogenerační jednotky používané namísto současných <a href="http://oenergetice.cz/technologie/teplo/lokalni-zdroje-tepla-aneb-cim-si-doma-zatopit/" target="_blank">lokálních zdrojů tepla</a> v domácnostech. Britská společnost <a href="http://www.flowenergy.uk.com/" target="_blank">Flow</a> tvrdí, že trend změní díky svému letos představenému plynovému kotli, jež současně generuje elektřinu. Flow říká, že nově vyvinutý model má nižší emise uhlíku o 20 %.
Společnost dále tvrdí, že návratnost investice v případě tohoto kotle se pohybuje kolem 5 let a běžné britské rodině tak může celkově ušetřit přibližně 500 liber za rok.
&nbsp;
Zdroj úvodní fotografie: www.kth.se