Léto nabije, zima zahřeje. Norský startup chce uložit sluneční energii do tří kubíků vodíku

Letní přebytky fotovoltaiky a zimní nedostatek elektřiny představují jeden z největších problémů energetické soběstačnosti domácností. Norská společnost Photoncycle přichází s technologií, která má umožnit uchovat energii ze slunečných měsíců až do zimy. Do podzemního úložiště o objemu přibližně tří kubických metrů chce uložit energii. Vodík přitom neskladuje jako běžný plyn, ale váže jej do pevného materiálu.

Provoz domácí fotovoltaické elektrárny má jeden zásadní sezónní problém. V létě mohou solární panely vyrábět podstatně více elektřiny, než domácnost právě potřebuje, zatímco v zimě jejich produkce výrazně klesá. Právě v období nejnižších výnosů přitom roste spotřeba energie na vytápění, přípravu teplé vody a osvětlení. Běžné domácí baterie dokážou přesouvat elektřinu mezi jednotlivými hodinami, případně dny, ale ukládat velké množství energie po dobu několika měsíců je pro ně z ekonomického hlediska podstatně obtížnější.

Norský startup Photoncycle chce tento problém řešit kombinací výroby vodíku, jeho ukládání v pevném materiálu a následné přeměny na elektřinu a teplo. Společnost představila systém, jehož podzemní zásobník má pojmout až 10 MWh energie při objemu přibližně tří metrů krychlových. V březnu 2026 oznámila získání 15 milionů eur v investičním kole Series A, které má podpořit komerční nasazení v Dánsku a Nizozemsku a přípravu průmyslové výroby plánované od roku 2027.

Představa, že si rodinný dům uchová energii z dlouhých letních dnů a využije ji během zimních měsíců, je mimořádně atraktivní. Pokud by systém dokázal spolehlivě dodávat elektřinu i teplo po celou zimu, mohl by významně omezit závislost domácnosti na distribuční síti. K posouzení jeho přínosu však potřebujeme znát nejen kapacitu zásobníku, ale také množství energie, které se do něj musí vložit, kolik elektřiny lze následně získat a jaké teplo je možné využít. Zásadní otázkou je rovněž rozdíl mezi deklarovanými parametry vyvíjeného systému a výsledky dlouhodobého provozu v běžných domácnostech.

Vodík ukrytý v pevném materiálu

Princip celého systému vychází z technologie známé jako Power to Hydrogen. Fotovoltaické panely vyrábějí elektřinu, jejíž přebytek pohání elektrolyzér. Ten pomocí elektrické energie rozkládá vodu na vodík a kyslík. Vzniklý vodík se následně ukládá do speciálního materiálu, který jej dokáže vázat v pevné fázi. V zimě probíhá proces opačným směrem. Vodík se z materiálu uvolní a palivový článek jej využije k výrobě elektřiny a tepla. Domácnost tak může čerpat energii, kterou vyrobila o několik měsíců dříve.

Photoncycle označuje svou technologii jako solid state hydrogen storage, tedy skladování vodíku v pevné fázi. Společnost uvádí, že vodík je vázán v pevném materiálu na molekulární úrovni. Přesné složení materiálu a podrobné konstrukční parametry však nejsou ve veřejně dostupných informacích dostatečně popsány, aby bylo možné nezávisle ověřit všechny deklarované vlastnosti.

Obecně se pro skladování vodíku v pevných látkách využívají mimo jiné kovové hydridy. Ty vznikají reakcí vodíku s určitými kovy nebo jejich slitinami. Vodík se při tomto procesu váže do struktury materiálu a při vhodných podmínkách jej lze opět uvolnit. Výhodou některých těchto systémů je možnost pracovat při relativně nízkém tlaku, což může zjednodušit konstrukci zásobníku a omezit některá rizika spojená se skladováním velkého množství stlačeného plynu.

Velkou technologickou výzvou u kovových hydridů však zůstává jejich postupná degradace po určitém počtu cyklů absorpce a desorpce a také extrémní citlivost na čistotu vodíku, kdy jakékoli mikroskopické nečistoty v plynu mohou pevnou slitinu trvale znehodnotit.

Pevné úložiště může být z hlediska provozní bezpečnosti výhodné také ve srovnání s kapalným vodíkem, jehož uchovávání vyžaduje velmi nízké teploty a energeticky náročné chlazení. Ani pevná forma však sama o sobě nezaručuje absolutní bezpečnost. Vodík zůstává hořlavým plynem, systém potřebuje odpovídající řízení tlaku a teploty, ochranu před únikem a bezpečné řešení případných poruch.

Norský startup navíc není jediný, kdo se rezidenčním vodíkem zabývá. Například německá společnost HPS (Home Power Solutions) již několik let komerčně prodává systém PICEA. Ten funguje na velmi podobném principu sezónní kogenerace, avšak s tím rozdílem, že vodík bezpečně ukládá jako stlačený plyn v klasických externích lahvích, nikoli v pevném materiálu.

Důležitou vlastností kovových hydridů je rovněž skutečnost, že jejich energetická hustota závisí na konkrétním materiálu a na tom, zda se počítá pouze hmotnost samotné aktivní látky, nebo celý systém včetně zásobníku, výměníků tepla a pomocných zařízení. Výsledek ovlivňuje také množství vodíku, které lze v materiálu skutečně uložit a následně využít.

Kde se ztrácí energie

Největší výzvou vodíkového ukládání je účinnost celého cyklu. Při výrobě vodíku elektrolýzou se část elektrické energie mění na teplo. Další ztráty vznikají při úpravě a skladování vodíku a při jeho následné přeměně v palivovém článku. Výsledkem je, že na konci cyklu získáme zpět jen část původně vložené elektřiny.

Odborná literatura uvádí u systémů kombinujících elektrolýzu, skladování vodíku a zpětnou výrobu elektřiny typicky elektrickou účinnost přibližně 30 až 45 %. Konkrétní výsledek se mění podle použité technologie, zatížení zařízení, pomocné spotřeby a provozních podmínek. Národní laboratoře pro obnovitelnou energii v USA například v jednom z hodnocených systémů vodíkového ukládání zaznamenaly účinnost celého elektrického cyklu přibližně 28 až 35 %.

Co tato čísla znamenají v praxi? Pokud do systému vložíme 10 000 kWh elektřiny a dosáhneme elektrické účinnosti 40 %, získáme zpět přibližně 4 000 kWh elektřiny. Zbývajících 6 000 kWh se uvolní jako teplo během elektrolýzy, další část při zpracování vodíku a jeho přeměně v palivovém článku. Pro domácnost zaměřenou na zimní vytápění může být toto teplo významným přínosem. Pokud se podaří účelně využít teplo vznikající během výroby a zpětné přeměny vodíku, celkový užitek systému může být podstatně vyšší než samotná elektrická účinnost.

Zásadním detailem je skutečnost, že deklarovaná kapacita 10 000 kWh může představovat chemickou energii uloženého vodíku, nikoli množství elektřiny, které systém dokáže v zimě dodat. Při elektrické účinnosti zpětné přeměny kolem 35 až 40 % by z 10 MWh chemické energie bylo možné získat přibližně 3,5 až 4 MWh elektřiny. Zbývající energie se zčásti uvolní ve formě tepla, které lze za vhodných podmínek využít k vytápění domu a ohřevu vody. Skutečný přínos systému proto závisí na tom, kolik elektřiny a tepla dokáže domácnost účelně využít a jaké ztráty vznikají během celého cyklu ukládání a zpětné přeměny energie.

Kolik panelů by bylo potřeba

Deklarovaná kapacita 10 000 kWh zní jako velká domácí energetická rezerva. Aby ji však domácnost dokázala naplnit, musí nejprve vyrobit dostatek elektřiny nad rámec své běžné spotřeby. A právě tento požadavek je pro české podmínky mimořádně důležitý. Roční výroba fotovoltaické elektrárny závisí na instalovaném výkonu, orientaci panelů, sklonu střechy, zastínění a místních klimatických podmínkách.

Pro orientační výpočet lze u vhodně umístěné elektrárny v Česku počítat s roční výrobou přibližně 950 až 1 100 kWh na každý instalovaný kilowatt výkonu. Elektrárna o výkonu 10 kWp tak může za příznivých podmínek vyrobit přibližně 9 500 až 11 000 kWh elektřiny ročně. Z této hodnoty je ale nutné odečíst energii spotřebovanou přímo v domě, případné ztráty a další provozní potřeby.

Pokud by domácnost chtěla během několika letních měsíců získat 10 000 kWh čistých přebytků pro sezónní úložiště, potřebovala by podstatně větší výrobu, než jakou představuje běžná střešní fotovoltaika. Ještě důležitější je rozlišit kapacitu zásobníku a energii potřebnou k jeho naplnění. Jestliže je 10 000 kWh údajem o chemické energii uloženého vodíku, elektřiny bude pro jeho výrobu zapotřebí více než 10 000 kWh.

Předplatné místo nákupu

Photoncycle chce technologii nabízet prostřednictvím předplatného, nikoli pouze jako zařízení, které si domácnost jednorázově koupí. Firma plánuje instalovat a provozovat integrovaný systém zahrnující solární panely, krátkodobé bateriové úložiště, vodíkovou technologii a zařízení pro řízení energetických toků. Zákazník má platit pravidelný poplatek, přičemž součástí obchodního modelu je také správa přebytků a jejich využití podle situace na trhu s elektřinou.

Takový přístup může snížit počáteční finanční nároky domácnosti a mění způsob, jakým se posuzuje ekonomická návratnost. Domácnost by neměla porovnávat jen cenu systému s cenou běžné baterie, ale celkové náklady během celé doby užívání. Důležitá bude výše pravidelných plateb, délka smlouvy, odpovědnost za servis, předpokládaná životnost komponent a podmínky pro případné ukončení služby. Do ekonomické bilance patří také cena elektřiny, kterou by domácnost jinak nakupovala ze sítě, a hodnota přebytků, které by mohla prodávat.

Podle údajů zveřejněných společností začíná měsíční poplatek na 300 eurech, což při orientačním přepočtu odpovídá přibližně 7 500 korunám. Ročně tak základní platba představuje zhruba 90 000 korun. Konečná částka závisí na zvolené variantě systému a podmínkách konkrétního trhu. Zákazník má navíc získávat polovinu zisku z obchodování s přebytky elektřiny. Společnost odhaduje, že výnosy z obchodování mohou měsíční platbu snížit až o 150 eur, jejich skutečná výše však bude záviset na výrobě elektřiny a vývoji tržních cen. Při objednávce se počítá s vratnou zálohou 1 000 eur.

Technologie s velkým potenciálem, nikoli hotová odpověď

Photoncycle řeší skutečný problém evropské energetiky. S rostoucím podílem fotovoltaiky přibývá situací, kdy je elektřiny během slunečných dnů dostatek, zatímco v zimě její výroba klesá a potřeba vytápění roste. Krátkodobé baterie pomáhají vyrovnávat rozdíly v rámci dne, ale ekonomicky dostupné ukládání velkého množství energie na několik měsíců zůstává mnohem náročnějším úkolem.

Solid state vodík nabízí zajímavou cestu, jak spojit chemické skladování energie s možností dlouhodobého uchování. Pevný materiál může usnadnit některé aspekty skladování vodíku a kompaktní zásobník může být praktický i v prostředí rodinných domů. Pokud se podaří dosáhnout přijatelných nákladů, dlouhé životnosti a bezpečného provozu, mohla by se tato technologie stát významnou součástí energeticky soběstačných budov.