Skip to main content

Green Industrial Hydrogen via Reversible High-Temperature Electrolysis

Article Category

Article available in the folowing languages:

Ekologiczne wytwarzanie wodoru na skalę przemysłową pozwoli na dekarbonizację gospodarki Europy

Odnawialne źródła energii elektrycznej nie zawsze pozwalają na pełne wykorzystanie możliwości jej wytwarzania, co stanowi poważną przeszkodę na drodze transformacji w kierunku gospodarek niskoemisyjnych. W ramach nagrodzonego projektu GrInHy powstało prototypowe rozwiązanie technologiczne umożliwiające elastyczne wytwarzanie ekologicznej energii z wodoru przy zapewnieniu wysokiej sprawności, co umożliwi produkcję stali zapewniającą ograniczenie emisji do minimum.

Energia

Jednym z głównych wyzwań, jakim musi stawić czoła społeczeństwo, jest konieczność transformacji w kierunku konkurencyjnych gospodarek niskoemisyjnych. Aby umożliwić osiągnięcie tego celu do 2050 roku, który Komisja Europejska wyznaczyła jako cel strategiczny, wszystkie sektory gospodarki będą musiały w dużym stopniu korzystać z energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Jednak większość odnawialnych źródeł energii nie dostarcza jej w sposób ciągły, a ponadto nie każdy sektor może zostać zelektryfikowany. Jedną z najbardziej obiecujących technologii, które mogą pomóc w rozwiązaniu tych problemów, jest elektroliza wysokotemperaturowa, dzięki której możliwe będzie zbudowanie niezwykle elastycznych źródeł energii charakteryzujących się wysoką sprawnością. „Głównym celem projektu GrInHy było wyprodukowanie największego na świecie odwracalnego elektrolizera wysokotemperaturowego, zdolnego do wytwarzania wodoru z dostępnej energii ze źródeł odnawialnych, a także uzyskiwania energii elektrycznej z wodoru lub gazu ziemnego w czasie, gdy energia dostarczana przez źródła odnawialne będzie niewystarczająca”, wyjaśnia Simon Kroop, koordynator projektu GrInHy z ramienia firmy Salzgitter Mannesmann Forschung. „Udało nam się zrealizować wszystkie cele i założenia projektu z minimalnymi odchyleniami”, mówi Kroop. Elastyczny i umożliwiający dynamiczne włączanie prototyp rozwiązania, wykorzystujący technologię opracowaną przez firmę Sunfire GmbH został pomyślnie zaprojektowany, wyprodukowany oraz zainstalowany w istniejącej hucie żelaza i stali. Zespół projektu GrInHy zaprezentował możliwości wytwarzania ekologicznego wodoru przy pomocy elektrolizera wysokotemperaturowego w ramach opartego na wodorze niskoemisyjnego procesu produkcji stali opracowanego przez firmę Salzgitter AG, co pozwoliło na zmniejszenie całkowitej emisji o ponad 95 %, znacznie wykraczając poza dzisiejsze zastosowanie w procesach wyżarzania. Ze względu na sukces zastosowanego podejścia, projekt GrInHy został nominowany do nagrody „FCH JU Awards 2018 Best Project Innovation”. Ponowne użycie, recykling – i tak w kółko Proces elektrolizy wysokotemperaturowej pozwala na skuteczne i bardzo sprawne rozdzielanie pary wodnej na wodór i tlen. Z racji tego, że energia z pary wodnej wykorzystywana w procesie stanowi zasadniczo ciepło odpadowe, system charakteryzuje się znacznie wyższą sprawnością niż konwencjonalne technologie. „Największe korzyści dotyczące efektywności energetycznej płyną z bezpośredniego wykorzystania pary procesowej o temperaturze około 150 °C, wytwarzanej w ramach procesów zachodzących w hucie żelaza i stali. Skutkuje to nie tylko niższym zapotrzebowaniem na energię elektryczną w porównaniu z innymi technologiami elektrolizerów, lecz także niższymi kosztami operacyjnymi”, wyjaśnia Kroop. W ciągu 10 000 godzin działania, prototypowe rozwiązanie pracowało w trybie elektrolizy, ogniwa paliwowego oraz w trybie czuwania. „Najważniejszy jest fakt, że elektrolizer wykorzystywał bezpośrednio parę procesową stanowiącą ciepło odpadowe w celu wytwarzania wodoru spełniającego wymagania jakościowe na potrzeby procesów wyżarzania stali w hucie”, dodaje Kroop. Doskonałe rezultaty „Największym powodem do dumy jest doskonała współpraca w ramach europejskiego konsorcjum projektowego. Ogólnie współpracowaliśmy z ośmioma partnerami z pięciu państw członkowskich Unii Europejskiej. Łącznie nasze konsorcjum obejmowało 30 ekspertów i badaczy zajmujących się pięcioma dziedzinami, którzy współpracowali ze sobą, aby dokonać przełomu na polu technologii elektrolizerów wysokotemperaturowych w celu opracowania produktu, który będzie mógł trafić na rynek”, wyjaśnił Kroop. Zespół projektu GrInHy dokonał analizy struktury kosztów technologii, opracował uzasadnienie biznesowe oraz zbadał parametry środowiskowe rozwiązania w ramach badań towarzyszących projektowi. Dzięki udziałowi w konferencjach naukowych, międzynarodowych targach oraz warsztatach poświęconych technologiom wodorowym projekt może pochwalić się dobrymi wynikami w zakresie popularyzacji rozwiązania. Pomimo tego, że oficjalnie projekt dobiegł końca w lutym 2019 roku, prototyp opracowany w ramach projektu GrInHy będzie działał do połowy 2020 roku, a następnie zostanie zastąpiony przez nowe rozwiązanie. Projekt GrInHy2.0 który rozpoczął się w styczniu tego roku, wykorzysta wszystkie wyniki i doświadczenia zgromadzone w ramach poprzedniej edycji, aby zwiększyć wydajność nominalną elektrolizera pięciokrotnie w stosunku do poprzedniego prototypu. „Udało nam się dowieść, że technologia elektrolizy wysokotemperaturowej sprawdza się w środowisku przemysłowym – czas na zwiększenie skali rozwiązania. Aby w pełni wykorzystać potencjał ekologicznego wytwarzania wodoru w różnych gałęziach przemysłu, potrzebujemy korzystnych ram prawnych, które pozwolą na ekonomiczne wykorzystanie ekologicznego wodoru”, twierdzi Kroop.

Słowa kluczowe

GrInHy, energia, wodór, odnawialne, niskoemisyjne, sprawne, hutniczy, elastyczny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania