Jakie zastosowanie ma wodór? 3 nowoczesne rozwiązania
Czy wiesz, że wodór jest wykorzystywany w przemyśle już od… końca XVIII wieku? Dziś powszechnie stosuje się go w wielu gałęziach przemysłu. Jednak to właśnie obecnie to paliwo zyskuje drugie życie i jest uznawane za jeden z najbardziej przyszłościowych kierunków rozwoju energetyki. Zobacz, jak jest (i będzie) stosowany wodór w nowoczesnej gospodarce.
Skąd wzrost znaczenia wodoru w nowoczesnej gospodarce?
Zastanawiasz się, dlaczego w ostatnim czasie zapanowała „moda na wodór”? Sekret tkwi w tym, że jest to paliwo zeroemisyjne. Jego spalanie to prosty proces, w wyniku którego poza energią cieplną powstaje… para wodna. Kompletnie nieszkodliwa dla środowiska naturalnego.
Tak było od zawsze, jednak problem z wodorem polegał na nieekologicznym procesie jego produkcji. Największą część rynku stanowił (i nadal stanowi) tzw. wodór szary. Jest to gaz, który powstaje w wyniku procesów zgazowania węgla albo biomasy lub reformingu metanu. Są one prowadzone przez duże zakłady przemysłowe oraz rafinerie. Sęk w tym, że z ich prowadzeniem wiąże się uwalnianie do atmosfery CO2.
Z tego powodu są nieustannie poszukiwane bardziej ekologiczne sposoby pozyskiwania tego gazu. Powstaje wodór niebieski – nadal produkowany z paliw kopalnych, ale z przechwytywaniem i ponownym wykorzystaniem dwutlenku węgla. Produkowany jest też wodór turkusowy – w tym przypadku jest stosowana pyroliza metanu, a jej produktem jest również węgiel w stanie stałym. Proces ten odbywa się z wykorzystaniem energii z OZE.
Jednak największe nadzieje są pokładane w zeroemisyjnym procesie produkcji wodoru „zielonego”. Powstaje on w efekcie elektrolizy wody – zachodzi ona z wykorzystaniem energii elektrycznej pozyskanej z OZE. Tu na żadnym etapie nie dochodzi do wytworzenia dwutlenku węgla. Tak pozyskane paliwo można uznać za w pełni ekologiczne. I to właśnie ta technologia jest obecnie intensywnie rozwijana – to jeden z fundamentów strategii środowiskowej UE.
Jak stosuje się wodór w nowoczesnej gospodarce?
W nowoczesnej gospodarce wodór może być sposobem na dekarbonizację, a także odejście od innych wysokoemisyjnych paliw oraz ograniczenie kosztów korzystania z energii. Dlatego wykorzystuje się go na coraz więcej sposobów. Oto kilka rozwiązań, które warto znać.
1.Wodór w motoryzacji
Pierwszy seryjny samochód na wodór, Toyota Mirai, został zaprezentowany już w 2014 roku. Warto przy tym wiedzieć, że w pojazdach technologia wodorowa jest wykorzystywana na dwa różne sposoby.
Po pierwsze – nie można zapominać o tradycyjnych silnikach spalinowych na wodór. Działają na podobnej zasadzie jak napęd na gaz. Jednak wodór jest znacznie bardziej „kalorycznym” paliwem, dlatego nie można tutaj wykorzystać technologii znanej z pojazdów na LPG czy CNG. Rozwiązania tego typu są już dostępne – korzystają z nich m.in. takie marki jak Toyota, Deutz czy Aquarius Engines. Napędy na wodór mają pracować ciszej i generować mniejsze drgania. Przy okazji są oczywiście zeroemisyjne.
Po drugie – to silniki elektryczne na wodór. I to ta technologia budzi większe zainteresowanie. Chodzi tutaj o zastąpienie klasycznej baterii zasilającej auto na prąd ogniwami paliwowymi z wodorem. Służą one do produkcji energii elektrycznej, która napędza pojazd. To rozwiązanie, które jest obecnie wykorzystywane nie tylko we wspomnianej już Toyocie Mirai, ale również w autobusach komunikacji miejskiej, także w polskich aglomeracjach. Z jego zastosowaniem wiąże się jednak kilka wyzwań. Są one związane z niską dostępnością stacji ładowania wodorem, ceną samego paliwa, ale także wydłużonym czasem odpalania auta z takim napędem. Można się jednak spodziewać, że w najbliższym czasie zostaną one rozwiązanie.
2. Wodór do ogrzewania budynków
Coraz więcej mówi się o kotłach na wodór, które miałyby służyć do ogrzewania budynków. Ta technologia również już istnieje i jest rozwijana w dwóch wariantach.
Pierwszy to kotły, które są gotowe do obsługi mieszanki gazu ziemnego i wodoru w stężeniu na poziomie 10-20%. Te urządzenia już są coraz powszechniej dostępne na świecie – to modele oznaczone symbolem H2 Ready, które będzie można łatwo „przekalibrować” na nowy system.
Drugi to kotły na wodór, które mają być dostosowane do spalania 100-procentowego wodoru. Takie urządzenia są na razie testowane, m.in. w Holandii. Kotły wodorowe zasilają m.in. jedno z osiedli w Rotterdamie. Planowany jest dalszy rozwój tych modeli.
Można śmiało powiedzieć, że kotły wodorowe z czasem wyprą obecnie popularne kotły gazowe. Przede wszystkim z uwagi na coraz wyższe ceny gazu ziemnego, ale również z uwagi na to, że zagwarantują one obniżenie emisji CO2. To technologia, której trzeba się przyjrzeć.
3.Wodorowe magazyny energii
Potencjał drzemiący w wodorowych magazynach energii będzie można w pełni wykorzystać w połączeniu z fotowoltaiką – tak, aby nadwyżki prądu wyprodukowanego ze słońca się nie zmarnowały. Obecnie coraz popularniejsze domowe magazyny energii, które zwiększają autokonsumpcję z systemu PV, są oparte głównie o ogniwa Li-Ion. Mają one coraz większe, ale nadal relatywnie małe możliwości przechowywania prądu z fotowoltaiki.
Magazyny wodorowe mają o wiele większy „potencjał energetyczny”, a ich zasada działania jest dość prosta. Prąd wyprodukowany ze słońca posłuży do przeprowadzenia elektrolizy wody. W jej wyniku powstanie wodór, który będzie przechowywany w bezpiecznym magazynie pod odpowiednim ciśnieniem. Kiedy zajdzie potrzeba zasilenia domowych instalacji prądem, a bieżące możliwości fotowoltaiki będą niewystarczające – wytworzą go właśnie ogniwa wodorowe. Proces jest podobny do tego wykorzystywanego w pojazdach z napędem na H2.
Wyzwaniem i barierą jest nadal przede wszystkim cena, jednak można oczekiwać, że wraz z intensywnym rozwojem tej technologii spadną również koszty. Warto więc już teraz przygotować się na korzystanie z wodoru w niedalekiej przyszłości!
FORMULARZ
