Wärtsilä otestovala první velký motor na čistý vodík, který napájel španělskou síť

Jak motor o velikosti autobusu spaluje čistý vodík

Wärtsilä 31H2 není žádný malý prototyp. Jde o středněrychlý, čtyřdobý průmyslový pístový motor postavený na platformě Wärtsilä 31 – architektuře, jejíž dieselová verze kdysi držela Guinnessův světový rekord v účinnosti .

V konvenční podobě je tento motor podle automobilových měřítek obr: na výšku měří zhruba 4,5 metru a na délku necelých 9 metrů. Jeho výkon na zemní plyn se uvádí kolem 12 MW, což odpovídá asi 13 000 koním .

Klíčem ke spalování čistého vodíku v pístovém motoru je extrémně sofistikovaný systém řízení spalování. Vodík hoří velmi rychlým plamenem a k zapálení potřebuje jen minimum energie, což zvyšuje riziko předčasného zážehu (klepání) a zpětného šlehnutí plamene. Motor 31H2 tato rizika krotí specializovanou řídicí jednotkou, která v reálném čase upravuje parametry tak, aby spalování zůstalo stabilní napříč celým spektrem palivové flexibility .

Dva motory, dva přístupy k vodíkové transformaci

Wärtsilä v rámci přechodu na vodík zvolila dvoukolejnou strategii. Oba motory vycházejí ze stejné platformy V31, ale každý plní jinou roli:

• Wärtsilä 31SG-H2 (připravený na vodík): Tento model je přímým evolučním nástupcem plynových motorů firmy. Na zemní plyn nebo směs s až 25 % vodíku (objemově) běží bez jakýchkoli hardwarových úprav – stačí pouze změna v řídicím softwaru. Až zákazník zajistí spolehlivé dodávky vodíku, lze motor v terénu upgradovat na 100% vodíkový provoz .
• Wärtsilä 31H2 (čistý vodíkový motor): Tento motor byl od začátku zkonstruován pro totální palivovou flexibilitu – od 100 % zemního plynu až po 100 % vodíku. Bermeoský test validoval právě tuto verzi v režimu čistého vodíku .

Klíčové výkonové parametry, vycházející z dokumentů a veřejných prohlášení Wärtsily:

• Výkon na zemní plyn: ~12 MW. Mluvčí firmy potvrdil, že motor střední řady V31 dává na plyn 12 MW .
• Výkon na 100% vodík: Nižší než na plyn. Wärtsilä již dříve prokázala trvalý provoz na čistý vodík při zhruba 70 % typického zatížení lodního motoru. Mluvčí uvedl, že výkon na čistý vodík je oproti zemnímu plynu snížen, ale přesný pokles pro tuto konkrétní zkoušku nebyl upřesněn .
• Výkon při spoluspalování vodíku: S 25% příměsí vodíku motor v komerčních testech dosáhl 95% zatížení; se 17% příměsí dosáhl plného výkonu .
• Rychlost náběhu: Motor dokáže přejít z nuly na plný výkon za pouhé dvě minuty. To je oproti tradičním tepelným elektrárnám klíčová výhoda a motor je tak cenný pro vyrovnávání přerušovaných obnovitelných zdrojů, jako je slunce a vítr .
• Synchronizace se sítí: Od startovního povelu do synchronizace se sítí uplyne pouhých 30 sekund .

Role elektrolyzéru Air Liquide

Vodík pro bermeoský test nepocházel ze zemního plynu, takzvaný šedý vodík. Společnost Air Liquide dodala zelený vodík vyrobený elektrolýzou vody – procesem, který při napájení obnovitelnou elektřinou nevytváří žádné emise CO₂. Firma má v této oblasti hluboké zkušenosti: její zařízení HyBalance je jedním z prvních průmyslových elektrolytických provozů s PEM technologií v Evropě .

Vodík pro tuto demonstraci splňoval kritéria udržitelnosti Směrnice EU o obnovitelných zdrojích energie (RED). Air Liquide navíc masivně rozšiřuje kapacity: v Nizozemsku staví 200MW elektrolyzér ELYgator, který má ročně produkovat až 23 000 tun obnovitelného a nízkouhlíkového vodíku .

Bermeo: víc než laboratoř. Zkouška komerční připravenosti

Červnová událost v Bermeu za přítomnosti zákazníků není jen akademickým experimentem. Oficiální tisková zpráva Wärtsily ji označuje za začátek validační fáze motoru. Firma motor provozuje v reálném síťovém prostředí, aby producentům energie a průmyslovým podnikům ukázala, že tato technologie dokáže dodávat pevný, flexibilní a bezemisní výkon i mimo kontrolované laboratorní podmínky .

Tato validace je posledním krokem před komerčními objednávkami. Od roku 2027 by se měl rozběhnout sériový prodej . Cílem Wärtsily jsou elektrárny v řádech stovek megawatt, stavěné z mnoha motorových modulů – podobným způsobem, jakým dnes svou energetiku řeší například velká datová centra nebo důlní provozy .

Šest let vývoje od prvního testu směsi po čistý vodík

Cesta od zemního plynu k čistému vodíku trvala šest let systematických testů:

• 2020: Wärtsilä dokončila se společností WEC Energy Group první test směsi 25 % vodíku na světě. Test probíhal na neupraveném motoru 50SG, který tři dny dodával energii do sítě v Michiganu. Motor dosáhl 95% zatížení .
• 2022: Proběhly rozšířené testy směsí v laboratořích Wärtsily ve finské Vaase a ve španělském Bermeu; zároveň se uskutečnila komerční demonstrace v elektrárně WEC Energy Group .
• 2023: Test s institutem EPRI a WEC Energy Group na 20MW motoru ukázal, že 25% příměs vodíku přinesla lepší než očekávanou účinnost a nižší emise oxidů dusíku, a to bez jakékoliv úpravy hardwaru motoru .
• 2024: Wärtsilä představila první koncept velké elektrárny na světě, která je 100% připravena na vodík. Koncept získal certifikaci H2-Readiness fáze 1 od společnosti TÜV SÜD .
• 2025: Firma oficiálně uvedla dvě motorové varianty, 31SG-H2 a 31H2. Zároveň dosáhla trvalého provozu na čistý vodík při asi 70 % typické zátěže lodního motoru .
• Červen 2026: Test v Bermeu – vůbec poprvé velký motor běžel na 100 % vodík a dodával energii do národní sítě .

Problém není technika, ale cena: Proč je 6,29 EUR/kg klíčové číslo

Zpravodajství o zkoušce v Bermeu zmiňuje cenu zeleného vodíku ve Španělsku ve výši 6,29 eura za kilogram. Tento údaj je v souladu s širšími evropskými odhady, které se v závislosti na ceně obnovitelné elektřiny a vytížení elektrolyzéru typicky pohybují mezi 5 a 8 eury za kilogram .

Při této ceně je výroba elektřiny z čistého vodíku násobně dražší než ze zemního plynu. Přidanou hodnotou motoru 31H2 proto není laciná energie, nýbrž pevný, bezemisní a bleskově reagující výkon, který nedokáže plnohodnotně nabídnout ani plynová turbína, ani samotné baterie. Pro průmyslová odvětví s dekarbonizačními závazky nebo v místech s nespolehlivou sítí může tato rovnice dávat smysl.

Pro koho je motor jako dělaný: od datových center po těžbu

Wärtsilä s platformou 31H2 cílí na několik sektorů, kde se snoubí požadavek na nulové uhlíkové emise s potřebou absolutní spolehlivosti dodávek:

• Datová centra: Ta potřebují pevný záložní i primární zdroj energie. Vodíkový motor s dvouminutovým náběhem dokáže okamžitě reagovat na výkyvy v síti a zároveň pomoci plnit firemní cíle uhlíkové neutrality .
• Těžba: Odlehlé doly často spoléhají na dieselové generátory. Stoprocentně vodíkový motor, poháněný zeleným vodíkem vyrobeným na místě z obnovitelných zdrojů, nabízí cestu k bezemisnímu provozu bez závislosti na dálkové síti.
• Cementárny a těžký průmysl: Tato odvětví produkují emise, které se těžko eliminují. Flexibilní vodíkový motor jim může zajistit jak elektřinu, tak i vysokoteplotní teplo, které některé průmyslové procesy vyžadují.
• Textilní výroba: V regionech, kde vzniká infrastruktura pro obnovitelný vodík, představuje motor cestu k dekarbonizaci značných nároků textilních továren na energii a teplo.

Motor Wärtsilä 31H2 je sázkou na to, že zelený vodík se může stát chybějícím článkem mezi proměnlivými obnovitelnými zdroji a průmyslem, který potřebuje elektřinu nepřetržitě, ať už svítí slunce, nebo fouká vítr.