Innowacyjne sprężarki zmieniają wodór w opłacalne paliwo przyszłości
Jedna czwarta całkowitej emisji gazów cieplarnianych jest generowana przez transport, który może powodować niebezpieczne zanieczyszczenie powietrza. Z tego powodu branża transportowa musi szukać nowych sposobów na osiągnięcie czystszej mobilności. Jednym z możliwych rozwiązań jest wodór, niezawierające węgla paliwo, które może być magazynowane w pojeździe w postaci gazowej i przekształcane w energię elektryczną bezpośrednio w jego ogniwach paliwowych. Jedynymi produktami ubocznymi tego procesu są woda i ciepło, więc do atmosfery trafia wyłącznie para wodna. „Technologia ta łączy walory pojazdów elektrycznych, takie jak cicha praca i bezemisyjność, z zaletami paliw chemicznych”, wyjaśnia David Colomar, koordynator projektu COSMHYC (COmbined hybrid Solution of Multiple HYdrogen Compressors for decentralised energy storage and refuelling stations) i inżynier w ośrodku badawczym Europejskim Instytucie Badań nad Energią (EIFER). „Należą do nich szybkość tankowania i możliwość magazynowania dużych ilości energii. Dzięki temu rozwiązanie to nadaje się do użytku w pojazdach będących w ciągłej eksploatacji, takich jak taksówki i autobusy, oraz pojazdach pokonujących długie dystanse, na przykład autokarach i ciężarówkach”. Przeszkodą na drodze do komercjalizacji tego rozwiązania jest brak rozpowszechnionej, taniej i niezawodnej infrastruktury tankowania. „Wyraźnie widać, że trzeba włożyć wiele pracy we wzmocnienie łańcucha wartości rynku wodorowego – od produkcji po zaopatrywanie pojazdów w paliwo”, mówi Colomar. „Z tego właśnie powodu został uruchomiony projekt COSMHYC”.
Niezawodność tankowania
Działania w ramach projektu COSMHYC skupiają się na jednym konkretnym elemencie łańcucha wartości rynku wodorowego – stacji tankowania wodoru. „W tym miejscu wodór musi zostać skompresowany i znaleźć się pod bardzo wysokim ciśnieniem (450–950 barów)”, wyjaśnia Colomar. „Sprężarka jest najważniejszym, a zarazem najdroższym i najtrudniejszym w obsłudze elementem stacji tankowania wodoru”. Z tego powodu celem projektu stało się opracowanie nowych, innowacyjnych sprężarek. które nadawałyby się do użytku na stacjach tankowania wodoru, a przy tym pozwalały na tańszą, bardziej niezawodną i sprawniejszą dystrybucję paliwa. Koncepcja projektu COSMHYC opiera się na następujących założeniach. Wodór jest transportowany ze źródła do metalowej sprężarki hybrydowej, w której jest przechowywany. Następnie paliwo jest kompresowane w sprężarce mechanicznej do ciśnienia obsługiwanego przez układy napełniania. „W efekcie inteligentnego połączenia dwóch technologii uzyskaliśmy bardzo wydajne rozwiązanie, które naszym zdaniem może zapewniać tańsze paliwo”, dodaje Colomar. Członkowie zespołu projektowego są pewni, że koszt paliwa na stacji można zredukować o 20 %. Zespół zakończył już pracę nad projektem prototypu sprężarki, dokonał jego walidacji i przeszedł do jego budowania. Analiza przedprodukcyjnego prototypu umożliwi zespołowi dokładną ocenę technicznej i ekonomicznej wartości dodanej, którą wnosi rozwiązanie.
Wsparcie europejskiego przemysłu
Choć zakończenie projektu COSMHYC zaplanowano na wrzesień 2020 roku, w jego trakcie dokonano już kilku ważnych przełomów. „Udało nam się znaleźć nowe materiały, które pozwolą nam na całkowitą rezygnację z wykorzystania minerałów ziem rzadkich w naszym rozwiązaniu”, deklaruje Colomar. „To bardzo ważne, ponieważ oznacza, że europejski przemysł może uniezależnić się od importu tych surowców i od korzystania z zawodnych łańcuchów dostaw. Zyskamy dzięki temu istotną przewagę gospodarczą i geostrategiczną”. Rozwiązanie COSMHYC jest ponadto skalowalne. W zeszłym roku ruszył siostrzany unijny projekt o nazwie COSMHYC XL, w ramach którego ma powstać sprężarka wodorowa do stosowania w większych pojazdach, takich jak autobusy i pociągi. Zakończenie projektu planowane jest na koniec 2021 roku. Colomar uważa też, że jego projekt może odegrać kluczową rolę w podnoszeniu społecznej akceptacji dla wodoru, ponieważ rozwiązuje on wiele istotnych problemów, zapewniając m.in. niezawodność i eliminację hałasu. „Wszystko to przyczyni się do szybszej transformacji energetycznej sektora transportowego”, dodaje naukowiec. „Oprócz tego uważam, że rozwijając innowacyjne rozwiązania technologiczne, które są produkowane w Europie, możemy przyczynić się do powstawania nowych ekosystemów przemysłowych i nowych zielonych miejsc pracy dla przyszłych pokoleń”.
Słowa kluczowe
COSMHYC, wodór, sprężanie, energia, transformacja, ekosystemy, pojazdy, autobusy, autokary, ciężarówki
