Vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou

Fotovoltické zariadenie využíva bezplatnú slnečnú energiu na výrobu prúdu a palivový článok vyrába teplo a prúd zo zemného plynu. Pokiaľ sa skombinuje vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou, majitelia domov by mohli žiť prinajmenšom, čo sa prúdu týka, energeticky sebestačne. V ďalších kapitolách vám vysvetlíme, ako to funguje a či sa to oplatí v rodinnom dome.
Činnosť vykurovacieho systému na palivové články s fotovoltikou
Fotovoltické zariadenie na streche a palivový článok v pivnici vyrábajú prúd, ktorý sa môže spotrebovať v dome alebo odovzdať do verejnej siete. Na základe spôsobu činnosti vám vysvetlíme rozdiel medzi oboma technológiami.
Palivový článok vyrába teplo a prúd
Palivový článok je kogeneračné zariadenie. Nevyrába teda len prúd, ale aj teplo na vykurovanie budovy. Umožňuje to elektrochemický proces, pri ktorom navzájom kontrolovane reaguje vodík a kyslík. Presný spôsob činnosti nájdete v príspevku „Spôsob činnosti palivového článku“.
Na tomto mieste je dôležité vedieť, že palivové články pracujú s vodíkom, ktorý získavajú spravidla z klasického zemného plynu.
Fotovoltika mení solárnu energiu na prúd
Fotovoltické zariadenie využíva naopak regeneratívne zdroje energie na výrobu prúdu. Zachytáva pritom bezplatnú slnečnú energiu a transformuje ju na elektrickú energiu. Tak ako aj pri palivovom článku vzniká jednosmerný prúd, ktorý sa musí v prúdovom meniči meniť na striedavý.
Koľko energie zariadenie získa, závisí okrem solárneho žiarenia aj od sklonu alebo orientácie solárnych modulov.
Zásobník pre vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou
Pokiaľ ide o hospodárnosť, oba systémy sa oplatia spravidla najviac vtedy, ak sa vyrobený prúd aj spotrebuje. Keďže sa ponuka prúdu a spotreba prúdu často časovo nezhoduje, elektrická energia z vykurovacieho systému na palivové články s fotovoltikou sa musí akumulovať. V tomto prípade existujú dve možnosti.
Akumulátor prúdu
Pri prvej verzii sa akumuluje prúd z vykurovacieho systému s palivovým článkom s fotovoltikou v typickom akumulátore prúdu. Tieto zariadenia vedia akumulovať väčšinou toľko energie, aby sa mohla pokryť typická denná spotreba. Fotovoltika so svojou kolísavou ponukou má pritom spravidla prednosť. Ak sa zásoby začnú míňať, pridá sa palivový článok.
Zásobník na vodík a elektrolyzér
Druhé riešenie je o niečo komplexnejšie, pretože okrem typických krátkodobých litium – iónových akumulátorov sa dá nadbytočný solárny prúd akumulovať aj vo forme vodíka. Umožňuje to takzvaný elektrolyzér. Elektrolyzér využíva nepotrebný prúd v lete na štiepenie vody na vodík a kyslík. Kyslík sa jednoducho vyparí a vodík sa uskladní vo veľkom zásobníku. Bez veľkých strát sa tu môže skladovať dlhodobo a na začiatku vykurovacieho obdobia slúži ako palivo pre palivový článok.
Vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou je aj súčasťou energeticky sebestačného bytového domu vo Švajčiarsku.
Vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou – oplatí sa to?
To, či sa oplatí spojenie vykurovacieho systému na palivové články s fotovoltikou, sa nedá všeobecne posúdiť. Najmä kombinácia oboch technológií prostredníctvom akumulátora prúdu vedie z ekonomického hľadiska často k problémom. Fotovoltaické zariadenie môže znížiť spotrebu prúdu vyrobeného palivovým článkom. Vykurovanie, ktoré vyrába prúd, dosahuje nízke zisky a zvyšuje sa jeho amortizačné obdobie. Vysoké náklady oboch technológií ešte zosilňujú tento efekt.
Zaujímavejšie je naopak prepojenie prostredníctvom vodíkového zásobníka. Pretože v tomto prípade sa dá využiť veľká časť letného slnka na výrobu prúdu a tepla aj v zime. Palivový článok pracuje s regeneratívnym vodíkom a zníži sa spotreba fosílnych zdrojov energie. Z ekonomického hľadiska sa však musia aj pri tejto verzii zohľadniť dlhé amortizačné obdobia. Dôvodom sú najmä vysoké náklady na zásobník a techniku a na vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou.

Zhrnutie
Neexistuje jednoznačná odpoveď na otázku, či sa vykurovací systém na palivové články s fotovoltikou oplatí. Aktuálne ešte veľmi vysoké náklady na obe nevyhnutné technológie spôsobujú v mnohých prípadoch veľmi dlhé amortizačné obdobia.