Tani wodór ze strumieni gazu ziemnego
Choć eksperci spierają o to, jak i kiedy dotrzemy do tego punktu, możemy brać niemal za pewnik, że przyszłością energetyki jest prąd ze źródeł odnawialnych. Musimy „tylko” zacząć produkować go w odpowiedniej ilości i – co jeszcze ważniejsze – znaleźć sposób na jego magazynowanie i transportowanie. Jedno z możliwych rozwiązań tego problemu zyskuje coraz bardziej na znaczeniu. Zakłada ono wykorzystanie rurociągów gazu ziemnego do przesyłania odbiorcom końcowym prądu w formie wodoru. „Kilka badań pokazało, że do sieci gazu ziemnego można wprowadzić nawet od 10 do 15 % wodoru bez stwarzania istotnego niebezpieczeństwa”, mówi Fausto Gallucci, profesor Uniwersytetu w Eindhoven specjalizujący się w membranach nieorganicznych i reaktorach membranowych. „Kolejnym problemem do rozwiązania będzie wyizolowanie wodoru z gazu ziemnego w pożądanej lokalizacji”. Tym właśnie zajmują się uczestnicy projektu HyGrid (Flexible Hybrid separation system for H2 recovery from NG Grids). Dostępnych jest już kilka metod separacji, na przykład adsorpcja zmiennociśnieniowa, ale okazały się one zbyt kosztowne, by używać ich do przetwarzania gazów o niskim stężeniu wodoru, w których 90 % gazu przeznaczonego do kompresji i ponownego sprężania jest nośnikiem. Kierowane przez Gallucciego konsorcjum projektowe zdecydowało się pokonać tę przeszkodę, łącząc kilka różnych technologii. Należą do nich adsorpcja zmiennotemperaturowa (TSA), membrany i separatory elektrochemiczne. „Pomysł polega na odzyskiwaniu dużych ilości wodoru niskim kosztem. Wykorzystujemy strumień sieci przesyłowej gazu ziemnego, prowadzimy go przez różne elementy, takie jak membrany nieorganiczne z gazem nośnym, a na koniec odzyskujemy pozostały wodór przy użyciu separatorów elektrochemicznych. W tym miejscu możemy już wprowadzić oczyszczony gaz ziemny ponownie do sieci", wyjaśnia Gallucci. Projekt musi potrwać jeszcze kilka miesięcy, nim będzie można go podsumować, ale lista jego wyników już robi wrażenie. Udało się zwiększyć skalę wdrożenia separatorów elektrochemicznych, produkcji membran i separatorów membranowych, a membrany zostały przetestowane w warunkach przemysłowych pod ciśnieniem sięgającym 50 barów. Partnerzy projektu, Uniwersytet Technicznych w Eindhoven (TUE) i firma Tecnalia, zgłosili dwa wnioski patentowe: jeden dotyczy opracowania różnych schematów separacji do stosowania w różnych scenariuszach odzyskiwania wodoru, a drugi tyczy się wykorzystania do separacji gazu membran węglowych. „Posiedliśmy też wiedzę, którą dzielimy się w różnych opracowaniach naukowych”, dodaje Gallucci. „Są wśród nich powszechnie dostępne prace na temat separatorów elektrochemicznych opublikowane w czasopiśmie naukowym Chemical Engineering Journal. Publikacje te jako pierwsze skupiają się na czystości odseparowanego wodoru, przedstawiają szczegółowe modele dotyczące separatorów i wyjaśniają mechanizm skażenia systemu”. W innych opublikowanych artykułach skupiono się na korzyściach płynących z ewaluacji mechanizmów selektywności membran, produkcji membran i jednoczesnego wykorzystywania membran na bazie palladu i membran węglowych.
Droga do komercjalizacji
Kompleksowy model przygotowany dla systemu pokazał, że powiązane z systemem koszty są od 25 do 40 % niższe niż w wypadku najnowocześniejszej technologii. W testach końcowych trzeba jeszcze zademonstrować wskaźnik czystości i stopień odzyskiwania dla proponowanego rozwiązania, ale TUE i Tecnalia nie tracą czasu. Organizacje te utworzyły wspólne przedsiębiorstwo, by wdrożyć już do eksploatacji część technologii opracowanej w ramach projektu HyGrid. Firma o nazwie H2SITE stworzy przeznaczone do pracy na małą skalę systemy separacji i produkcji wodoru, które będą generować wysokiej jakości wodór. „Mamy już system, który działa i jest ekonomiczny. Jeśli wprowadzenie wodoru do sieci przesyłowych gazu ziemnego stanie się możliwe – co sądząc z różnych działań UE, wydaje się prawdopodobne – będziemy gotowi, by odzyskiwać taki wodór w miejscu jego wykorzystywania. Projekt HyGrid z pewnością ułatwi technologii wprowadzania wodoru zdobycie większego rynku”, podsumowuje Gallucci.
Słowa kluczowe
HyGrid, wodór, gaz ziemny, transport, separacja
