Bezemisyjna produkcja wodoru
Europa zaangażowana jest w opracowanie alternatywnych form energii odnawialnej w celu ograniczenia zależności od paliw kopalnych i rozwiązania głównych problemów związanych z globalnymi wyzwaniami dotyczącymi środowiska i klimatu. Europejski strategiczny plan w dziedzinie technologii energetycznych (SET-Plan) zidentyfikował ogniwa paliwowe i wodór jako jedne z najważniejszych obszarów, które mogą przyczynić się do realizacji celów dotyczących energii i klimatu. Duże konsorcjum składające się z wysoce wykwalifikowanych partnerów zainicjowało finansowany ze środków UE projekt ADEL ("Advanced electrolyser for hydrogen production with renewable energy sources") w celu opracowania opłacalnej technologii produkcji wodoru opartej na zasobach odnawialnych. Ogniwa paliwowe działające w trybie odwracalnym produkują wodór w drodze elektrolizy cząsteczek wody. Najnowocześniejsze rozwiązania wykorzystują elektrolizery ze stałym tlenkiem (SOE) do wysokotemperaturowej elektrolizy parowej (HTSE). Koncepcja projektu ADEL skupia się na średniotemperaturowej elektrolizie parowej (ITSE) dającej obietnicę wydłużenia żywotności elektrolizera przy zachowaniu wydajności i efektywności energetycznej systemu. W pierwszej fazie projektu naukowcy stworzyli pojedyncze ogniwa, pojedyncze jednostki powtarzalne (SRU) oraz krótkie stosy ogniw oparte na materiałach SOE w celu zbadania funkcjonowania ogniwa w warunkach średniotemperaturowych (do 700 stopni Celsjusza). Wstępne wyniki pokazują dobrą wydajność, stałą trwałość i obiecującą przejściową pracę dla wszystkich trzech wersji. Naukowcy utworzyli model zachowania elektrolizera SOE zarówno w temperaturze 800 (HTSE), jak i 700 (ITSE) stopni Celsjusza i porównali wydajność energetyczną oraz zwrot z inwestycji w obu przypadkach. Pomimo tego że ogniwo ITSE wymaga wyższej temperatury do pracy, posiada ono pewne zalety dotyczące jednostkowego zużycia elektryczności oraz kosztów inwestycji. Wybrano i poddano walidacji narzędzia symulacyjne, aby dokonać oceny odpowiednich źródeł energii (jądrowej, słonecznej, wiatrowej i wytworzonej z biomasy) oraz integracji ogniwa ITSE w ramach elektrowni wodorowej. Przeprowadzono analizę wydajności urządzenia ITSE i zoptymalizowano jego układ. Ogniwo ITSE stanowi technicznie wykonalny sposób uzyskiwania wodoru i przyczynienia się do realizacji programu dotyczącego energii odnawialnej. Podobnie jak w przypadku innych nowych technologii ogniw paliwowych wykorzystanie elektrolizerów SOE wymaga znacznych redukcji kosztów. Zakłada się, że projekt ADEL dostarczy demonstrant o mocy 50 kW skonstruowany w oparciu o najlepszą dostępną współcześnie technologię.
