Siemens HYFLEXPOWER: První projekt power-to-X-to-power s plynovou turbínou na vodík

• Ukládání nadbytečné energie z nestálých obnovitelných zdrojů ve formě vodíku
• Využití vodíku pro pohon plynové turbíny až do 100 %
• Dekarbonizace papírny ve Francii a úspora až 65 000 tun CO₂ ročně

HYFLEXPOWER je projekt financovaný Evropskou komisí jako součást rámcového programu pro výzkum a inovace Horizont 2020 (grantová smlouva 884229). Na jeho realizaci se podílí konsorcium tvořené společnostmi Engie Solutions, Siemens, Centrax, Arttic, Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku (DLR) a čtyřmi evropskými univerzitami.

Praktický výsledek tohoto projektu, první průmyslový demonstrační model zařízení typu power-to-X-to-power1 s moderní plynovou turbínou pro spalování vodíku, bude uveden do provozu v závodě společnosti Smurfit Kappa PRF, která se specializuje na výrobu recyklovaného papíru, v Saillat-sur-Vienne ve Francii. „Cílem projektu je ukázat, že pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů lze vyrábět a skladovat vodík, a s ním potom až do výše 100 procent doplňovat zemní plyn, který se nyní používá pro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny. Pro tyto aplikace zmodernizujeme stávající průmyslovou plynovou turbínu Siemens SGT-400 tak, aby byla schopna přeměnit uložený vodík na elektrickou a tepelnou energii,“ vysvětluje Jaroslav Lahoda, ředitel Siemens Energy, s.r.o.

První na světě: Demonstrační projekt průmyslového zařízení typu power-to-X-to-power

Evropská komise svým rámcovým programem Horizont 2020 podporuje vysoce inovativní výzkumné a předváděcí projekty zaměřené na vývoj a tvorbu inovativních produktů a služeb, které v Evropě napomáhají dalšímu rozvoji. Za tímto účelem vyhlašuje Evropská komise soutěž o granty a projekt HYFLEXPOWER se i přes nemalý počet konkurentů dokázal v této soutěži prosadit.

Tímto konkrétním projektem HYFLEXPOWER ukáže, že obnovitelný vodík může sloužit jako flexibilní prostředek k ukládání energie, kterou lze následně využít k pohánění výkonných průmyslových turbín.

Ukládání energie z nestálých obnovitelných zdrojů (např. solární a větrné) představuje jednu z největších výzev procesu energetického přechodu směrem k udržitelné energetice. V této souvislosti vyvíjejí účastníci projektu HYFLEXPOWER nové technologie, které bude možno využít v rámci celého cyklu power-to-X- to-power¹. Nainstalovaný předváděcí model bude sloužit k ukládání přebytečné elektřiny z obnovitelných zdrojů ve formě „zeleného“ vodíku. V obdobích zvýšené spotřeby pak tento uskladněný ekologický vodík poslouží k výrobě elektrické energie pro napájení sítě.

Výrobu energie v závodě Smurfit Kappa ve francouzském Saillat-sur-Vienne má na starosti společnost Engie Solutions. Tato společnost zde provozuje teplárnu kombinovanou s elektrárnou o výkonu 12 MWe, kde se vyrábí pára pro potřeby výrobní společnosti. Přeměna stávající infrastruktury má oproti stavbě zcela nového zařízení výhodu podstatně nižších nákladů a minimalizace doby nutné k realizaci. Projekt vytvoří a předvede technologicky vyspělou koncepci závodu, která přispěje k modernizaci a vylepšení stávající závodní elektrárny.

V průběhu dvou kampaní bude výrobní zařízení poháněno směsí zemního plynu a vodíku, přičemž výhledově se počítá až se 100 % vodíkovým provozem. V tomto ohledu je hlavním cílem projektu HYFLEXPOWER otestovat provoz s čistě ekologickým vodíkovým zdrojem energie, zcela bez uhlíku. Při použití turbíny SGT-400 v trvalém provozu by se tak ušetřilo až 65 000 tun CO₂ ročně.

Výlučně evropská technologie

Konsorcium vybrané na základě výzvy k překládání návrhů je tvořeno výlučně evropskými společnostmi a orgány. Jednotliví účastníci mají role rozdělené následovně:

• Společnost Engie Solutions vybuduje zařízení na výrobu a skladování vodíku včetně směšovací stanice zemního plynu a vodíku k instalaci před turbínu.
• Společnost Siemens Energy dodá elektrolyzér na výrobu vodíku a vyvine vodíkovou plynovou turbínu.
• Společnost Centrax provede úpravu komplexu na vodíkový provoz a nainstaluje novou turbínu.
• Německé středisko pro letectví a kosmonautiku (DLR) spolu s University College London, Duisbursko-Essenskou univerzitou a Lundskou univerzitou podpoří vývoj technologie vodíkové turbíny.
• Národní polytechnická univerzita v Aténách zajistí ekonomické, environmentální a sociální posouzení projektu.
• Společnost Arttic zajistí provozní management a komunikační aktivity projektu.

Celkový rozpočet projektu činí téměř 15,2 milionu eur, z čehož celých 10,5 milionu poskytne Evropská unie v rámci projektu Horizont 2020.

Projekt byl oficiálně spuštěn 1. května 2020, poběží 4 roky a bude rozdělen do několika fází:

• Květen 2020: Finalizace smluv a zahájení inženýrského vývoje.
• 2021: Instalace zařízení na výrobu, skladování a dodávku vodíkuv pilotním předváděcím závodě.
• 2022: Instalace plynové turbíny poháněné směsí zemního plynu s vodíkem a první předvedení koncepce moderního pilotního závodu.
• 2023: Pilotní demonstrace s až 100 % využitím vodíku pro bezuhlíkovou výrobu energie z uložené přebytečné energie z obnovitelných zdrojů.

Tato mimořádně slibná technologie plně odpovídá strategii společností Siemens Energy, Engie Solutions a Centrax, jíž je poskytovat klientům zcela bezuhlíková řešení.

¹ „Power to X“ (neboli „P2X“) znamená podle ADEME (Francouzské agentury pro životní prostředí a energii) převod elektřiny na jinou formu energie. U projektu HYFLEXPOWER je touto formou „X“ vodík.