Duńska instalacja przekształcania prądu w wodór umożliwia rozwiązanie problemu niestabilnych dostaw energii odnawialnej
Energia pochodząca z wiatru i słońca jest z natury niestabilna, dlatego zawsze będzie dochodzić do sytuacji, w których z tych źródeł będzie można uzyskać więcej energii, niż potrzebują konsumenci. Przekształcanie prądu w gaz wydaje się idealnym sposobem, by uniknąć marnowania tej nadwyżki. Energia odnawialna jest przekształcana w wodór i w tej postaci użytkowana lub poddawana dalszej konwersji na gaz syntezowy, metanol lub amoniak. To pierwsze rozwiązanie nosi nazwę Power2Hydrogen, w skrócie PtH2. Polega ono na bezpośrednim wykorzystaniu wodoru i jest uważane za najbardziej zrównoważoną z dostępnych dziś metod jego produkcji. „Jeśli energia pochodzi ze źródeł odnawialnych, na przykład gdy jest generowana przez turbiny wiatrowe, wyprodukowany z niej wodór jest ekologiczny – w przeciwieństwie do wodoru pozyskiwanego z paliw kopalnych. Przekształcenie energii odnawialnej w wodór pozwala na jej przechowywanie i dostarczanie takim sektorom, jak przemysł czy transport”, mówi Diederick Luijten, wiceprezes ds. energii wodorowej na Europę Północną w firmie Air Liquide i kierownik projektu HyBalance. Sama technologia nie jest nowa, ale nikt jeszcze nie zademonstrował jej zastosowania w całym łańcuchu wartości, czyli w skali przemysłowej i z uwzględnieniem wielosektorowego charakteru użytkowników końcowych – a właśnie to uważa się za kluczowe dla opłacalności inwestycji. Przeprowadzenie takiej demonstracji było jednym z głównych zadań projektu HyBalance. W tym celu złożone z sześciu podmiotów konsorcjum rozpoczęło w Danii budowę demonstracyjnej instalacji PtH2. Została ona otwarta we wrześniu 2018 roku w miejscowości Hobro, którą wybrano ze względu na bliskość źródeł energii wiatrowej, sieci energetycznej wysokiego napięcia, sieci gazowych i instalacji magazynowania gazu. Zakład dysponuje mocą 1,2 MW i jest jednym z największych w Europie zakładów produkujących wodór na drodze elektrolizy.
Demonstracja działania elektrolizy PEM
Inaczej niż w większości instalacji produkujących wodór na drodze elektrolizy alkalicznej, w których woda jest rozkładana na wodór i tlen pod wpływem prądu wygenerowanego przez dwie elektrody, w zakładzie w Hobro stosowana jest technologia elektrolizy z membraną wymiany protonów (ang. proton exchange membrane, PEM). Cały proces można porównać do ogniwa paliwowego PEM o odwróconym działaniu, którego końcowym produktem jest wodór, a nie prąd. „Celem projektu jest zweryfikowanie elektrolizy PEM i jej możliwości w zakresie elastycznego i dynamicznego równoważenia obciążenia sieci energetycznej. Przedmiotem prac są wysoka dostępność oraz krótki czas rozwijania pełnej mocy / wyłączania sieci. W toku projektu HyBalance powstał jeden z pierwszych zakładów PtH2 zapewniający usługi w zakresie równoważenia sieci energetycznej”, zaznacza Luijten. Mówiąc w skrócie, instalacja wykorzystująca elektrolizę PEM może być szybko dostosowywana do zmieniającej się ilości energii elektrycznej dostępnej na rynku, co jest niezbędne, by przekształcać i przechowywać nadwyżki prądu z turbin wiatrowych. Instalacja została już oddana do użytku, a produkowany w niej wodór jest dostarczany do odbiorców przemysłowych i stacji tankowania za pośrednictwem rurociągów i naczep. „Instalacja elektrolizy PEN przeszła serię testów wydajności i jest w stanie wyprodukować rocznie 180 ton wodoru o wysokiej jakości (≥99,998 %). System odpowiada celom realizowanego przy wsparciu Komisji Europejskiej Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Technologii Ogniw Paliwowych i Technologii Wodorowych, a jego poziom zużycia energii przy produkcji wodoru wynosi od 55 do 58 kWh/g przy obciążeniu nominalnym”, wyjaśnia Luijten. Reasumując, projekt z powodzeniem wykazał, że technologia PtH2 jest w stanie pomóc w dekarbonizacji gospodarki. Wraz z końcem 2019 roku instalacja HyBalance miała na swoim koncie ponad 76 ton wyprodukowanego zielonego wodoru i ponad 150 załadowanych produktem przyczep, a jej łączny czas pracy wynosił 13 300 godzin. Luijten jest przekonany, że zakład przyczyni się do szybszego wdrażania instalacji PtH2 w Europie. Zespół będzie kontynuował regularną ocenę wydajności swoich ogniw paliwowych, a ponadto będzie też przeprowadzał testy bilansujące, by przed końcem projektu, który jest planowany na wrzesień 2020 roku, określić potencjalny zysk.
Słowa kluczowe
HyBalance, wodór z prądu, elektroliza, Dania, odnawialne, gaz syntezowy, metanol, amoniak, wodór
