Kanadské národní laboratoře oznámily novou spolupráci s americkou společností <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNL-announces-SMR-research-partnership-with-Kairos">Kairos Power</a>. Ta pracuje na vývoji a licencování malých modulárních reaktorů (SMR) chlazených fluoridovými solemi. Spolupráce bude probíhat jak při vývoji, tak inženýringu technologií separace, analýzy a skladování tritia vznikajícího v průběhu provozu reaktoru.
<figure id="attachment_87564" class="wp-caption aligncenter" style="width: 730px;"><img class="wp-image-87564 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/Chalk-River-Laboratories-2015-CNL.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/Chalk-River-Laboratories-2015-CNL.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/Chalk-River-Laboratories-2015-CNL-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/Chalk-River-Laboratories-2015-CNL-725x408.jpg 725w" alt="Národní laboratoře Chalk River" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Národní laboratoře Chalk River Zdroj: CNL</figcaption></figure>
Spolupráce bude financována prostřednictvím kanadského programu výzkumu jaderných iniciativ (CNRI). V rámci tohoto programu je například financován vývoj SMR reaktoru <a href="https://www.cnl.ca/en/home/news-and-publications/news-releases/2019-news-releases/20191118.aspx">MOLTEX</a>, který je založen na využití použitého paliva z reaktorů CANDU. Dalším z řady prací podporovaných v rámci CNRI programu je vývoj integrálního solného reaktoru <a href="https://www.cnl.ca/en/home/news-and-publications/news-releases/2019-news-releases/20191118.aspx">IMSR400</a> od společnosti Terrestrial Energy. V rámci spolupráce s Terrestrial Energy by měly navíc vzniknout výzkumné infrastruktury pro studium použitelnosti roztavených solí v jaderné energetice.
Reaktorový systém známý jako <a href="https://kairospower.com/technology/">Kairos Power FHR</a>, využívá keramické palivo ve formě TRISO částic s chladivem ve formě fluoridové soli. Prezident a generální ředitel kanadských jaderných laboratoří, Joe McBrearty, informoval, že vznikající partnerství bylo „přirozeným krokem“. Laboratoře Chalk River disponují jak kvalifikovanými pracovníky, tak také infrastrukturou spojenou s nakládáním s vodíkem a tritiem.
<figure id="attachment_87571" class="wp-caption aligncenter" style="width: 1099px;"><img class="wp-image-87571 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower.png" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower.png 1099w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower-512x273.png 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower-768x409.png 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower-1024x545.png 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower-725x386.png 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/KairosPower-800x426.png 800w" alt="Koncepce reaktoru Kairos Power FHR" width="1099" height="585" /><figcaption class="wp-caption-text">Koncepce reaktoru Kairos Power FHR Zdroj: kairospower.com</figcaption></figure>
<blockquote>„Vzhledem k tomu, že v rámci programu CNRI jsou nyní hodnoceny 4 projekty, je zapotřebí prosazovat společný výzkum, vývoj a financování technologií SMR v Kanadě. Celkově jsme nadšeni ze spolupráce se společností Kairos při snaze nalézt řešení problematiky tritia,“ dodal <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNL-announces-SMR-research-partnership-with-Kairos">Joe McBrearty</a>.</blockquote>
Kairos Power zajistila rozsáhlé testování a analýzy spojené s chováním a správou tritia. Nyní se zaměřuje na identifikaci možností systémů nakládání a skladování tritia.
Právě zde budou kanadské laboratoře pomáhat při identifikaci nejlepších řešení pro správu tritia, vznikajícího z různých zařízení. Vědci se zaměří na experimentální vybavení a metodiku měření tritia v různých chemických sloučeninách, včetně solí s obsahem dusíku.
<blockquote>„Vzhledem k dlouholetým zkušenostem při výzkumu CANDU reaktorů je problematika tritia silnou stránkou kanadských národních laboratoří. Jsem si jistý, že můžeme přinést tomuto projektu mnoho cenných rad a přispět tak společnosti Kairos v rámci kontrol a inženýrských návrhů,“ sdělil viceprezident technologií a výzkumu národních laboratoří Chalk River, <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNL-announces-SMR-research-partnership-with-Kairos">Jeffrey Griffin</a>.
„Tato spolupráce jasně vystihuje cíle programu CNRI. Kanadské laboratoře disponují rozsáhlými prostředky při nabízení SMR reaktorů nejen v Kanadě, ale po celém světě. Chceme zpřístupnit tyto technologie těm, kteří je potřebují a chtějí provozovat čistou energetiku.“</blockquote>
<figure id="attachment_87572" class="wp-caption aligncenter" style="width: 460px;"><img class="wp-image-87572 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/09/IMSR-core-cutaway-460-Terrestrial.jpg" alt="Vizualizace systému IMSR400 společnosti Terrestrial Power" width="460" height="308" /><figcaption class="wp-caption-text">Vizualizace systému IMSR400 společnosti Terrestrial Power Zdroj: Terrestrial</figcaption></figure>
V listopadu minulého roku byla společnost Kairos Power vybrána v rámci programu <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNL-announces-SMR-research-partnership-with-Kairos">CNRI</a> jako jedna z prvních, které obdrží dotace pro realizaci svých plánů.
Kanadské národní laboratoře <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNL-announces-SMR-research-partnership-with-Kairos">identifikovaly SMR jako dlouhodobý strategický cíl</a>. První takový blok by měl být v Chalk River postaven do roku 2026. Tato iniciativa začala již v roce 2018, kdy laboratoře přizvaly společnosti vyvíjející  SMR a informovaly je tak o záměru vybudování demonstračního bloku. Nyní se uvažuje o 4 konceptech:
<ul>
<li><a href="https://www.globalfirstpower.com/the">Global First Power</a> – Vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s palivem ve formě obalových částic vložených do pelet ve tvaru proutku a tepelným výkonem až 15 MW.</li>
<li><a href="http://starcorenuclear.ca/#!/details/">Star Core Nuclear</a> – Vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s TRISO palivem a tepelným výkonem až 30 MW.</li>
<li><a href="https://www.terrestrialenergy.com/2019/02/terrestrial-energy-advances-to-next-stage-of-canadian-nuclear-laboratories-small-modular-reactor-invitation-process/">Terrestrial Energy</a> – Integrální reaktor chlazený roztavenými solemi o elektrickém výkonu 195 MW a palivem ve formě kapaliny v homogenní směsi s chladivem (fluoridová sůl UF4).</li>
<li><a href="https://www.u-battery.com/cdn/uploads/supporting-files/U-Battery_Prospectus_July2020_1.pdf">U-Batterry</a> – Vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s TRISO palivem a tepelným výkonem až 10 MW s maximální výstupní teplotou 710 °C.</li>
</ul>

Rychlé zprávy

Kanada hlásí partnerství s Kairos Power při výzkumu SMR

Větrné elektrárny jsou jedním z hlavních nástrojů, na které vsází řada zemí pro dekarbonizaci svých energetických systémů. V případě offshore větrných turbín se v posledních letech výrobci stále více zaměřují na jejich zvětšování, aby snížili náklady dodávanou elektřinu. Konsorcium společností aktivních v odvětví větrné energetiky nyní staví největší testovací zařízení na světě, které má vývoj stále větších turbín usnadnit.
S prudkým růstem instalovaného výkonu větrných turbín na souši, především v Evropě, se stále více pozornosti věnuje instalacím na moři, kde turbíny nenaráží na odpor obyvatel či přísné regulace pro jejich výstavbu. Výstavba a provoz elektráren je na moři nicméně náročnější, a tak se výrobci turbín snaží zvětšovat jejich velikost, aby snížili jednotkové náklady na jejich výstavbu a údržbu.
Není tomu tak dávno, co společnost GE Renewable Energy představila a <a href="https://oenergetice.cz/elektrarny-evropa/nejvetsi-vetrna-turbina-svete-haliade-x-zacala-vyrabet-elektrinu" target="_blank" rel="noopener">zprovoznila první prototyp své 12MW větrné turbíny Haliade-X</a>. Pozadu však nezůstává ani konkurence, evropský výrobce turbín Siemens Gamesa letos představil <a href="https://oenergetice.cz/vetrne-elektrarny/novy-golias-poli-vetrne-energetiky-sg-predstavila-nejvetsi-turbinu-sveta" target="_blank" rel="noopener">návrh ještě větší turbíny, která má dosahovat výkonu až 15 MW</a>.
Konstrukce takto velkých turbín s <a href="https://oenergetice.cz/vetrne-elektrarny/obri-vetrne-turbiny-krok-blize-ve-francii-vyrobili-prvni-lopatku-svete-delsi-nez-100-metru" target="_blank" rel="noopener">lopatkami delšími než 100 metrů</a> klade vysoké nároky na použité materiály a technologie, které je nutné důsledně otestovat. Konsorcium společností GE Renewable Energy, LM Wind Power a TNO se tak rozhodlo pro <a href="https://www.tno.nl/en/about-tno/news/2020/8/tno-supports-construction-largest-wind-turbine-rotor-test-rig/" target="_blank" rel="noopener">výstavbu největšího testovacího zařízení pro rotory větrných turbín na světě</a>. Výstavba zařízení, které roste v Nizozemsku a je spolufinancováno tamní vládou, by měla být dokončena letos na podzim.
<blockquote>„Větší turbíny jsou nezbytné pro formování tak nezbytné transformace energetiky. Bez inovací by byly větší turbíny příliš těžké a také nákladné, aby byly komerčně životaschopné. Svižná inovace v návrhu lopatek a rotorů větrných turbín, materiálů, výstavby a výroby umožnily zvětšování offshore větrných turbín a zvýšily jejich atraktivitu na celém světě,“ uvedl Peter Eecen, manažer u TNO Wind Energy pro výzkum a vývoj.</blockquote>
Testovací zařízení umožní prověřit odolnost a dynamické chování rotorů větrných turbín pod enormním zatížením způsobeným obřími lopatkami. Tyto znalosti následně společnostem umožní vylepšit návrhy jejich turbín.
<blockquote>„S tímto inovativním zařízením budeme schopni sami ověřit ložiska a systémy, které upevňují lopatky větrných turbín k rotoru a umožňují natáčení lopatek pro maximalizaci zachycené energie a zároveň snižují zatížení turbíny,“ řekl Hanif Mashal, viceprezident LM Wind Power Engineering.</blockquote>
Úvodní fotografie: Ilustrace zařízení pro testování rotorů větrných turbín. Autor: IDOM

Větrné elektrárny

V Nizozemsku roste největší zařízení na testovaní rotorů větrných turbín na světě

Spojené království získá první komerční rafinérii pro získávání drahých kovů z elektroodpadu. Zařízení bude rovněž prvním na světě, které bude v technologickém procesu využívat bakterie a ne sloučeniny kyanidu.
Novozélándský start-up Mint Innovation plánuje otevřít zařízení na extrakci drahých kovů z využitých elektronických zařízení v Cheshiru na severu Anglie. První rafinérie svého druhu na světě by přitom měla být otevřena již během 12 měsíců – její spuštění se opozdilo kvůli probíhající pandemii. Zařízení tohoto typu přitom Spojené království velmi potřebuje. Doposud vyvážela materiály pro extrakci, mimo jiné, do zemí kontinentální Evropy, což by se po brexitu kvůli povinnosti platit cla významně prodražilo.
Společnost Mint byla založena v roce 2016 s cílem vyvinout metodu, která kombinuje biotechnologie a metalurgii pro extrakci vzácných kovů včetně zlata, palladia, stříbra a mědi. Metoda, kterou Mint využívá, je přitom mnohem šetrnější k životnímu prostředí než klasické postupy. Tradiční tavírny využívají k získávání kovů sloučeniny kyanidu, spotřebovávají velké množství energie a vody, jsou zdrojem většího množství CO2 a odpadu. Ve všech těchto ohledech by zařízení Mint mělo dosahovat lepších výsledků. Mint i přes využití bakterií však nadále při extrakci kovů využívá kyseliny, dle společnosti se však jedná o slabé kyseliny, které se navíc firma snaží do co nejvyšší míry recyklovat.
<a href="https://www.theguardian.com/environment/2020/jul/02/10bn-precious-metals-dumped-each-year-electronic-waste-un-toxic-e-waste-polluting" target="_blank" rel="noopener">Zpráva OSN z minulého měsíce</a> upozorňuje, že zlato, platina a jiné drahé kovy o hodnotě minimálně 10 miliard amerických dolarů každoročně skončí jako odpad. Spojené království přitom vyprodukuje více elektroodpadu než je průměr EU a velké množství vyváží do rozvojových zemí, které nejsou dostatečně vybaveny na jeho ekologickou likvidaci. To zmiňuje<a href="https://www.parliament.uk/business/committees/committees-a-z/commons-select/environmental-audit-committee/inquiries/parliament-2017/electronic-waste-and-the-circular-economy-17-19/" target="_blank" rel="noopener"> zpráva britského výboru pro environmentální audit</a> z minulého roku, která kritizovala zemi za neudržitelný přístup k e-odpadu.
Rafinérie společnosti Mint bude zpočátku schopná zpracovávat 20 tun e-odpadu denně. Stavba zařízení podobného typu, jaké vyroste v Cheshiru, je zvažována rovněž pro jižní Anglii a australské Sydney.

Životní prostředí

První britská továrna na extrakci drahých kovů z elektroniky zahájí komerční provoz

Oxfordská technologická firma Oxford PV zveřejnila, že již příští rok začne na trh dodávat solární panely využívající přelomovou technologii. Díky té by fotovoltaické panely údajně byly  schopny generovat až o třetinu více elektřiny než aktuálně používané technologie.
Oxford PV využívá pro výrobu panelů krystal, který byl poprvé objeven již před 200 lety. S jeho použitím ve fotovoltaice se však začalo experimentovat až v posledních několika letech.
Do konce tohoto roku by společnost měla tuto technologii začít využívat k výrobě zatím nejúčinnějších solárních panelů na světe. V příštím roce pak má být i první firmou, která je začne prodávat na trhu.
Oxford PV tvrdí, že panely budou produkovat o třetinu více elektřiny než klasické panely, které jsou založeny pouze na křemíku. Panely potahuje tenkou vrstvou krystalického materiálu nazývaného perovskit. Dle společnosti jde o největší průlom v oblasti fotovoltaiky od doby, kdy byla technologie vynalezena v 50. letech 20. století.
Potažení klasického solárního článku perovskitem pomůže panelu zvýšit výrobu energie a snížit tak náklady. Perovskit je totiž schopen absorbovat různé části slunečního spektra na rozdíl od tradičního křemíku.
<figure id="attachment_24550" class="wp-caption alignleft" style="width: 2048px;"><img class="size-full wp-image-24550" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells.jpg" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells.jpg 2048w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells-512x384.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells-768x576.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells-1024x768.jpg 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells-725x544.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/06/perovskite-cells-800x600.jpg 800w" alt="" width="2048" height="1536" /><figcaption class="wp-caption-text">Perovskitové fotovoltaické články. Zdroj: University of Oxford Press Office</figcaption></figure>
Křemíkový solární článek je obvykle schopen přeměnit kolem 22 % dopadající solární energie na elektřinu. Při zkoušce v červnu 2018 však solární článek oxfordské společnosti dokázal překonat i ten nejvýkonnější dostupný článek a dosáhl účinnosti 27,3 %.
Odlišný je také barvou – místo tradiční modré, je článek spíše černý. Dle Oxford PV již tradiční křemíkové články, co se týče účinnosti, dosáhly svého maxima a technologii je potřeba výrazně inovovat.
Společnost Oxford PV získala na svůj výzkum v roce 2010 dotaci od britské vlády a později přilákala investice norského ropného gigantu Equinor, společnosti Legal &amp; General Capital a čínského gigantu Goldwind.
Na perovskitové technologii pracují i jiné firmy, Oxford PV ale věří, že jejich technologie je prozatím nejrozvinutější a právě díky tomu bude mít na trhu velký náskok.

Obnovitelné zdroje

Přelomová technologie má zajistit nejúčinnější solární panely. Uspěje právě Oxford PV?

<a href="https://www.euractiv.com/section/railways/news/e-trains-gain-upper-hand-over-hydrogen-locomotives/?fbclid=IwAR116BfR1JSQxIHsDlRvWLkyJQQ-DrpBDMnIf-3qCqxdPCWTTKWHnj9ggk4">Německá studie tvrdí</a>, že provozovatelé železnic by mohli při výměně dieselových motorů značně ušetřit výběrem vlaků poháněných elektrickou energií z baterií. Elektrické vlak mají být o více než třetinu levnější než jejich vodíkové protějšky.
Ne všechny vlakové linky mohou být elektrifikovány buď z důvodu nákladů na elektrifikaci nebo technické neproveditelnosti vlivem omezení z důvodu útesů, lesů nebo tunelů. Vzhledem k rostoucímu tlaku na snižování emisí v dopravě dieselové motory budou muset být v budoucnu nahrazeny jinou alternativou.
Německo se zavázalo ke sešrotování všech dieselových lokomotiv do roku 2050, což znamená, že po roce 2025 už nebudou tento typ lokomotiv nakupovat. Alternativním řešením v dnešní době jsou palivové články nebo baterie.
Asociace pro elektrické, elektronické a informační technologie (VDE), založená Německou vládou, publikovala minulý týden studii, ze které vychází, že navrhované vlaky poháněné bateriemi mohou vyjít až o 35 % levněji než vlaky poháněné vodíkem.
Tato studie bude podkladem k informování 16 německých regionů o tom, jaké možnosti jsou k dispozici pro obtížně elektrifikovatelné linky.
Studie VDE vychází z předpokladu, že provoz vodíkových vlaků bude oproti bateriím vysoce nákladný. Rovněž poukazuje na to, že během 30 let provozu musí být palivové články vyměněny až sedmkrát. International Rail Journal však uvádí, že studie nebere v úvahu levnější, ne tak čisté formy vodíku.
Studie předpokládá, že palivem bude dražší „zelený vodík“ vyrobený spíše z obnovitelných zdrojů než ze zemního plynu. A že náklady na elektřinu budou vysoké, aniž by se zohlednila skutečnost, že k elektrolýze vodíku by mohlo docházet v noci, když jsou ceny elektřiny nejlevnější.

Elektromobilita

Studie: E-vlaky mají být až o třetinu levnější než jejich vodíkové protějšky

Technologie lithium-iontových baterií prochází v posledních letech značným vývojem, který kromě mobilních zařízení žene kupředu zejména rozvoj elektromobility a bateriových úložišť. Jedním z předních problémů, se kterým se vědci snaží dlouhodobě vypořádat, je náhrada vzácných surovin, které výrobu baterií prodražují. Jednou z nich je i kobalt. Vědci z USA nyní představili novou bezkobaltovou elektrodu, která má umožnit výrobu levnějších a lepších baterií.
Náhrada kobaltu vzhledem k jeho omezenému výskytu a podmínkám těžby je jedním z důležitých cílů, na který se vědci zaměřují již dlouhou dobu. Přestože je možné vyrobit lithium-iontové baterie i bez jeho využití, obvykle dosahují horších parametrů, zejména nižší rychlosti nabíjení a vybíjení, a nejsou tak zatím konkurenceschopné.
Běžné lithium-iontové baterie využívají katody tvořené slitinou kovů, nejčastěji niklu, kobaltu, manganu či hliníku. Katody mohou tvořit až polovinu z nákladů na suroviny, kdy nejdražší je právě kobalt, jenž v běžných bateriích tvoří 10 až 30 % katody. S cenou okolo 29 tisíc dolarů za tunu tak výrazně převyšuje cenu ostatních surovin.
Vědci z Texaské univerzity v Austinu však nyní <a href="https://news.utexas.edu/2020/07/14/new-cobalt-free-lithium-ion-battery-reduces-costs-without-sacrificing-performance/" target="_blank" rel="noopener">představili novou bezkobaltovou elektrodu, která neduhem snížené výkonnosti netrpí</a>, a má tak otevřít cestu k výrobě levnějších baterií. Základním stavebním prvkem nové katody je nikl, který tvoří 89 % elektrody, zbytek klíčových součastí poté tvoří mangan a hliník. Větší podíl niklu rovněž podle vědců zaručí vyšší kapacitu baterie, a tím i vyšší energetickou hustotu.
<blockquote>„Kobalt je nejméně hojný a nejdražší komponent v katodách baterií. A my jej kompletně eliminujeme,“ říká Arumugam Manthiram, spoluautor studie a vedoucí Texaského materiálového institutu.</blockquote>
Klíč k novému úspěchu je podle vědců nutné hledat na atomární úrovni, kdy byli schopní při syntéze udržet ionty jednotlivých prvků rovnoměrně rozložené v krystalické struktuře katody. Pokud se ionty shlukují, dochází k degradaci výkonnosti baterie, což byl dle Manthirama hlavní problém, který trápil bezkobaltové baterie. S rovnoměrným rozložením iontů se tak vědcům podařilo těmto obtížím vyhnout.
<blockquote>„Naším cílem je využívat pouze hojně se vyskytující a dostupné materiály pro náhradu kobaltu při zachování výkonnosti a bezpečnosti a využívat procesy průmyslové syntézy, které jsou škálovatelné,“ uvedla Wangda Li, spoluautorka studie.</blockquote>

Akumulace energie

Vědci z Texasu vyvinuli inovativní Li-ion baterii, která neztrácí na výkonnosti i bez využití kobaltu

Výzkumníci z americké <a href="https://www.nrel.gov/news/press/2020/nrel-research-points-to-recycling-solar-panels.html">Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje provedli první globální hodnocení nejslibnějších způsobů nakládání s krystalickými  fotovoltaickými (PV) moduly</a> na konci jejich životnosti. Podle<a href="https://www.nature.com/articles/s41560-020-0645-2.epdf?sharing_token=gTbOszbDSFo3DPHaqB2oKtRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0OtL9QEzcgFMYa45OUzo4NruhWqFy6wgWcztDdWim4XS3hCVOCBhp4d3QDIeKJkRd1qE3jMWfn99b10OTnspoqOjZXZdVAs0r5jaR6vhHiEl_Yr8DM9BCYUFb15u73ruAc%3D"> studie</a> je zapotřebí optimalizovat způsoby recyklace panelů a zaměřit se na více jejich součástí.
Fotovoltaické panely mají životnost 30 let a podle výzkumníků v současnosti neexistuje jasný plán jak s vyřazenými panely nakládat. Problémem je i samotné množství vyřazených panelů, do roku 2050 by jich mohlo být až 80 milionů tun. A kromě množství odpadu představuje výzvu i jeho povaha. Fotovoltaické panely se skládají z cenných ale i toxických materiálů. V současné době neexistuje žádný standard pro recyklaci těch cenných a zmírnění vlivů těch toxických.
Podle studie dnešní procesy recyklace fotovoltaiky nejsou optimalizovány pro nákladově efektivní recyklaci vysoce čistých materiálů ve velkém měřítku nebo pro environmentální výsledky. I v EU, kde je recyklace PV povinná, existuje jen velmi málo recyklačních zařízení určených k manipulaci s fotovoltaickými moduly a informace o jejich recyklační účinnosti a ekonomice nejsou veřejně dostupné.
<h2>Současná praxe</h2>
Standardní praxe pro recyklaci krystalických PV spočívá ve využití existujících linek pro recyklaci skla nebo kovů. Tento postup je schopen recyklovat materiály, jako je hliníkový rám, vnější měděné dráty a sklo. Tento postup tak splňuje požadavky stávající regulace o odpadních elektrických a elektronických zařízeních požadující recyklaci 75 % hmotnosti zařízení.
Tento postup ale není schopen recyklovat další složky panelů, jako je stříbro, měď, křemík a olovo. Ty přitom představují většinu potenciální hodnoty modulu a jsou odpovědné za většinu potenciálního dopadu na životní prostředí při nesprávném zacházení.
<h2>Zaměření na křemík</h2>
Podle studie je zapotřebí výzkum a vývoj postupů, které by byly schopné zlepšit cenovou efektivitu recyklace a zvýšit podíl opětovného využití materiálů. Navrženo, laboratorně testováno či aplikováno v malém měřítku již bylo velké množství nových způsobů recyklace. Podle výzkumníků je zapotřebí se zaměřit zejména na recyklaci čistého křemíku v křemíkových plátcích. Ty jsou totiž nejdražší komponentou modulů a zároveň nesou polovinu (nebo i víc) uhlíkové stopy celého modulu.
Podle studie v současnosti existují pouze dvě technologie, které umožňují recyklaci více stopových materiálů, které jsou cenné či nebezpečné, a u kterých jsou přesně popsány toky materiálů a energie. Jedná se o proces „Plného využití vyřazené fotovoltaiky“ (<a href="https://frelp.info/">FRELP</a>) a proces navržený Arizonskou státní univerzitou (ASU). Cílem FRELPu je z panelů získat co největší procentuální hmotnost materiálů a docílit nejmenšího odpadu. Proces ASU má za cíl získat z panelů materiál o nejvyšší hodnotě. Obě technologie jsou schopny z FV panelů získat přes 90 % křemíku v metalurgické kvalitě.
Pro jeho využití ale bude zapotřebí podrobný výzkum nečistot v něm obsažených. Křemík, který se v solárních článcích využívá, musí být velmi čistý a recyklovaný křemík přitom pravděpodobně bude mít jiný profil nečistoty než „panenský“ křemík. Využití recyklovaného křemíku při výrobě nových článků tak pravděpodobně bude složitější.
<blockquote>„Potřebujeme výzkum a vývoj, protože hromadění odpadu nás může velmi rychle zaskočit. Podobně jako exponenciální růst fotovoltaických instalací se bude nárůst zdát pomalý a pak velmi rychle zrychlí. Před tím, než bude odpadu dost na to, aby se vyplatilo otevřít zařízení vyhrazená pro (recyklaci) fotovoltaik, musíme prostudovat správný proces pro nakládání s ním.“ – Timothy Silverman, spoluautor studie</blockquote>
Zdroj úvodního obrázku: Duke Energy Renewables

NREL: Recyklaci fotovoltaických panelů je zapotřebí zlepšit

Dle nové zprávy Mezinárodní energetické agentury (IEA) není svět dostatečně technologicky vybaven na to, aby bylo do roku 2050 dosaženo uhlíkové neutrality, tedy stavu, kdy stejné množství emisí skleníkových plynů, které je vyprodukováno, je zároveň pohlcováno či jinak dále využito.
<a href="https://www.iea.org/reports/clean-energy-innovation">Zpráva IEA</a> zaměřující se primárně na energetické inovace uvádí, že 75% redukce emisí, která by byla nutná k dosažení uhlíkové neutrality, závisí na technologiích, které ale dosud nejsou komerčně využitelné. Dle IEA je třeba akcelerovat rozvoj a inovovat především ve čtyřech oblastech: elektrifikace výroby tepla a dopravy, zachytávání uhlíku a jeho využití (tzv. CCUS technologie), zelený vodík a obecně oblast bioenergií.
IEA upozorňuje na to, že technologie, které jsou dnes již používané globálně a které jsou klíčové k dosažení uhlíkové neutrality mezi léty 2050 a 2070, budou schopny přinést redukci emisí rovnající se pouze asi 25 % snížení, které je pro neutralitu nutné dosáhnout. Mezi tyto dnes již vyspělé technologie IEA počítá ty na využití energie větru, slunce, jaderné zdroje a technologie na zvyšování energetické účinnosti. Agentura je přesvědčena, že zbývající snížení objemu emisí nutné k dosažení neutrality bude nutné řešit technologiemi, které jsou v počátečních fázích využívání (asi 41 %), další podíl snížení (32 %) by mohly zajistit technologie, které jsou v současnosti dokonce pouze ve fázi demonstrační či jde o prototypy.
Zpráva agentury tak volá po rychlejším vývoji a implementaci potřebných technologií. Jako příklad uvádí lithium-iontové baterie a LED osvětlení. Dle IEA tyto technologie rekordně rychle postoupily od pilotní fáze k širokému využití. Důvodem pro jejich rychlý rozvoj a rozšíření bylo, dle IEA, mimo jiné i vhodné politické podpůrné rámce.
IEA nabízí několik doporučení pro rychlejší rozvoj potřebných technologií:
<ul>
<li>Stanovení technologických priorit na vládní úrovni a zvýšení povědomí o jejich výhodách pro lokální komunity</li>
<li>Zvýšení veřejného financování výzkumu a vývoje a podpoření inovací podnikatelského sektoru</li>
<li>Použití přístupů založených na hodnotovém řetězci, aby bylo možné se vyhnout přesunu emisí</li>
<li>Nastavení mezinárodní spolupráce ke sdílení best-practice postupů</li>
</ul>
IEA rovněž upozorňuje, že podnikatelská rozhodnutí je nutno činit s vidinou dopadů v budoucnosti. Emise vyprodukované v nadcházejících letech budou ovlivňovat životní prostředí ještě v nadcházeních několika desítkách let.

Emise CO2

IEA: Na dosažení uhlíkové neutrality nejsme zatím dostatečně technologicky vybavení

<a href="https://dieselgasturbine.com/siemens-refurbishing-hvdc-link/">Siemens provede rekonstrukci HVDC vedení, včetně všech technologií, které spojuje Severní Irsko a Skotsko</a>. HVDC Moyle Interconnector, které bylo uvedeno do provozu v roce 2001, spojuje Ballycronan More v Severním Irsku a Auchencrosh ve Skotsku. Přenosová kapacita vedení je 500 MWe.
Řídicí a ochranný systém <a href="https://oenergetice.cz/technologie/hvdc-stejnosmerny-prenos-elektricke-energie">HVDC vedení</a> Moyle Interconnector, který vlastní a provozuje společnost Mutual Energy, je téměř 20 let starý. Cílem modernizace je zlepšit provoz. Rekonstrukce HVDC vedení o přenosové kapacitě 500 MWe je navržena tak, aby zvýšila bezpečnost a spolehlivost dodávek elektrické energie ve Velké Británii.
Projekt na rekonstrukci technologií původně nainstalované společností Siemens v roce 2001 je nyní v plném proudu. Práce by měly být ukončeny v září 2022. HVDC vedení Moyle Interconnector pracuje na stejnosměrném napětí ±250kV. Vedení sestává ze dvou kabelů, každý má přenosovou kapacitu 250 MWe.
Společnost Siemens uvedla, že rekonstrukce HVDC jsou složité projekty, protože je třeba určit optimální rozsah a vyjasnit všechna zbývající rozhraní. S pomocí konstruktivních a podrobných diskuzí mezi Mutual Energy a Siemens bylo dosaženo společné dohody a byl definován rozsah dodávky. Součástí dodávky je návrh, výroba, testování ve výrobním závodě, isntalace a uvedení do provozu řídicího a ochranného systému a dodávka simulátoru výcviku řízení.
Rekonstrukce HVDC vedení se bude zabývat požadavky vyvíjecích se přenosových sítí ve Velké Británii. Rekonstrukce vylepší dynamickou přenosovou kapacitu HVDC vedení a umožní Mutual Energy nabízet vylepšené doplňkové služby.
<blockquote>„Díky vylepšeným ovládacím prvkům bude systém HVDC Classic do budoucna dokonale vybaven, aby účinněji vyhověl požadavkům trhu s elektrickou energií. Modernizovaný systém poskytne slabší přenosové soustavě větší provozní stabilitu a bude fungovat v širším rozsahu podmínek přenosové soustavy. V budoucnu lze ze Skotska do Severního Irska, ale i opačně, přenést více elektrické z obnovitelných zdrojů,“ uvedl Hauke Jürgensen, vedoucí Large Transmission Solutions ve společnosti Siemens Energy.</blockquote>
Zdroj úvodní fotografie: <a href="https://new.siemens.com/cz/cs/spolecnost/o-nas/spolecnosti-skupiny-siemens/industrial-turbomachinery.html">Siemens</a>

Energetika v zahraničí

Siemens provede modernizaci HVDC vedení mezi Severním Irskem a Skotskem

S rostoucím objemem elektroniky a rozvojem elektromobility roste i objem baterií, které je nutné po konci jejich životnosti ekologicky likvidovat. Jednou z cest je jejich recyklace, přičemž vědci se stále snaží vyvíjet účinnější a cenově efektivnější metody. <a href="https://www.su.se/english/research/research-news/new-nimh-batteries-perform-better-when-made-from-recycled-old-nimh-batteries-1.501942" target="_blank" rel="noopener">Vědci ze Stockholmské univerzity nyní přišli s metodou</a>, která podle nich dokáže zajistit recyklované materiály pro výrobu NiMH baterií.
Nová metoda recyklace spočívá v mechanickém omytí a separaci použitelného elektrodového materiálu z použitých elektrod. Podle Daga Noréuse z Katedry materiálové a environmentální chemie na Stockholmské univerzitě metoda umožní přímé použití upcyklovaného materiálu při výrobě baterií.
<blockquote>„Více než 95 % je použitelných a při výrobě nových baterií, které rovněž dosahují lepší výkonnosti, může být ušetřeno několik kroků. Recyklace bude jednoduší, jelikož není nutné nákladné roztavení a redukce jako u konvenční recyklace,“ říká Dag Noréus.</blockquote>
NiHM baterie, které jsou jedním z nejběžnějších typů v současnosti používaných akumulátorů, jsou založeny na využití jedné elektrody z niklu a druhé z vodíku ve formě kovového hydridu. Běžně jsou využívány v menších elektrických zařízeních, ale také našly uplatnění na poli elektromobility.
Některé moderní baterie obsahují relativně vzácné suroviny a materiály, které musely projít komplikovaným a nákladným výrobním procesem. Podle Noréuse rovněž musí být články po výrobě aktivovány.
Tento proces spočívá v přesně definovaném počtu cyklu jejich nabití a vybití. Využití již aktivovaných materiálů získaných recyklací starých baterií by tak mělo přinést úspory. Stejně tak má podle vědců materiál získaný zjednodušeným procesem recyklace vykazovat lepší vlastnosti při použití při výrobě nových baterií.