„Zielony” wodór zapewni lepszą integrację energii odnawialnej przy większej stabilności sieci
Zwykle wodór uzyskiwany jest w procesie zwanym reformingiem parowym. Choć jest on opłacalny, w jego wyniku nie powstaje czysty wodór, gdyż do procesu tego wykorzystuje się gaz ziemny, a podczas jego przeprowadzania dochodzi do produkcji dwutlenku węgla oraz innych substancji zanieczyszczających. Sposobem wytwarzania wodoru, w wyniku którego nie powstają żadne zanieczyszczenia, jest elektroliza, która polega na rozdzielaniu cząsteczek wody na jej podstawowe składniki – wodór i tlen. To odnawialne paliwo może służyć za potencjalny nośnik energii elektrycznej, którą można wykorzystać do napędzania pojazdów lub ponownego przetworzenia na elektryczność.
Sposób na kłopotliwe wahania energii wiatrowej i słonecznej
Choć energia wiatrowa i słoneczna zyskały miano jednych z najbardziej obiecujących technologii w zakresie energii odnawialnej, ich poważną wadą jest z pewnością fakt, że nie produkują one energii przez całą dobę. Jako jedno z najbardziej realnych rozwiązań, które pomaga osiągnąć tak bardzo potrzebną stałą dostawę energii, niezbędną do utrzymania równowagi w sieci elektroenergetycznej, w roli medium pośredniego zaczyna się wykorzystywać czysty gaz wodorowy. Może on pochłaniać nadmiar „zielonej” energii elektrycznej poprzez elektrolizę wody, przechowywać ją przez wymagany czas i dostarczać z powrotem do sieci. Wykorzystując wodę i „zieloną” energię elektryczną wytwarzaną przez system paneli słonecznych lub turbin wiatrowych, elektrolizer alkaliczny rozkłada cząsteczki wody na jej podstawowe składniki, działając jak dynamiczny równoważnik sieci elektroenergetycznej, który jest w stanie zwiększać lub zmniejszać zużycie energii w sieci.
Wydajna, konkurencyjna cenowo alternatywa dla gospodarki niskoemisyjnej
W ramach finansowanego przez UE projektu ELYntegration badano technologie potrzebne do obejścia obecnych ograniczeń dotyczących dużych systemów magazynowania energii. Partnerzy projektu z różnych krajów Europy wspólnie opracowali solidny, elastyczny elektrolizer alkaliczny IHT o jednym stosie zdolny do produkcji 4,5 ton metrycznych wodoru dziennie. Ten typ elektrolizera charakteryzuje się dwoma elektrodami pracującymi w ciekłym zasadowym roztworze elektrolitu wodorotlenku potasu lub wodorotlenku sodu. „Nowo opracowany, solidny, wydajny i konkurencyjny cenowo elektrolizer umożliwia całej instalacji dostarczanie do sieci prądu elektrycznego w ilościach mierzonych w megawatach”, wyjaśnia koordynatorka projektu, Vanesa Gil. Na etapie projektowania partnerzy projektu rozważali wiele różnych aspektów skutecznego wdrożenia technologii. Obejmowały one ocenę ram regulacyjnych dotyczących włączania elektrolizerów do sieci elektroenergetycznej, analizę obecnych taryf energetycznych oraz określenie nowych modeli biznesowych i przypadków użycia, w których elektrolizery korzystałyby na bardzo niskich cenach energii elektrycznej. „Innym ważnym zagadnieniem było opracowanie i wdrożenie systemu kontroli i komunikacji, który współdziała z siecią i technologiami odnawialnymi, tak aby mógł on równoważyć dostawy energii z zapotrzebowaniem na nią”, dodaje Gil. Podczas projektowania systemu megawatowego partnerzy projektu zbudowali modele symulujące działanie instalacji pozablokowych w warunkach wysokiej dynamiki i zmiennych obciążeń. Opracowali oni również nowe materiały, elektrody i membrany oraz udoskonalili procedury montażu. Membrany i elektrody dobrano w oparciu o testy progresywne na poziomach w różnej skali. Skupiono się na zmniejszaniu zjawisk, odpowiednio, krzyżowej wymiany gazowej przy niskich wartościach gęstości prądu i nadpotencjału przy wysokich wartościach gęstości prądu. Ponadto badano nowe topologie ogniw w celu zwiększenia wydajności elektrolizy. Technologie opracowane w ramach projektu ELYntegration mogą być skalowane w celu dopasowania do wymagań rynku. „Przedstawione ulepszenia w technologii elektrolizerów alkalicznych IHT zapewniają elastyczność, która pomaga zachować stabilność sieci elektroenergetycznych, ułatwiając tym samym szersze wykorzystanie odnawialnej energii elektrycznej”, podsumowuje Gil.
Słowa kluczowe
ELYntegration, wodór, sieć elektroenergetyczna, elektrolizer alkaliczny, elektroda, stos
