Trwają prace nad nowymi zastosowaniami dla wodoru

• Strona główna
• Artykuły
• Trwają prace nad nowymi zastosowaniami dla wodoru

Data publikacji: 2018-10-18

Badania nad wykorzystaniem energii pochodzącej z wodoru zorientowane są w Polsce na trzech podstawowych obszarach. Po pierwsze, na technologiach wytwarzania wodoru z wykorzystaniem energii odnawialnej (głównie energii wiatrowej i fotowoltaiki). Po drugie, na wykorzystaniu wodoru w zastosowaniach  transportowych, w szczególności w tzw. transporcie wodorowym. Po trzecie, na stacjonarnych układach energetycznych.

W zakresie wykorzystania  wodoru możliwa jest jego konwersja na energię w silnikach wewnętrznego spalania, jako gazu domieszkowanego do paliw gazowych stosowanych w klasycznych obiegach siłowni gazowych oraz - co stanowi najbardziej perspektywiczny obszar zastosowania - w instalacjach z ogniwami paliwowymi. 

Badania w zakresie wykorzystania wodoru prowadzone są w większości krajowych jednostek naukowych i obejmują zarówno badania podstawowe o charakterze poznawczym, jak i badania w obszarze rozwoju technologii i wykorzystaniu wiedzy w praktyce gospodarczej. Szczególnie znaczący potencjał w rozwoju układów energetycznych zasilanych wodorem dostrzega się w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych, do których zalicza się ogniwa stałotlenkowe (SOFC – ang. solid oxide fuel cell) oraz ogniwa węglanowe (MCFC – ang. molten carbonate fuel cell).

W rozwój tych technologii zaangażowane są obecnie m.in. Instytut Energetyki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Politechnika Warszawska, Politechnika Gdańska, Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, Centrum Materiałów Zaawansowanych i Struktur Inteligentnych PAN, Instytut Maszyn Przepływowych PAN.

Efektami badań było jak dotąd zbudowanie oraz współudział w budowie kilku układów demonstracyjnych pracujących w Polsce. Przykładowo Instytut Energetyki stworzył pierwszą w naszym kraju mikro elektrociepłownię z ogniwami SOFC o mocy 2 kW elektrycznych oraz 2 kW mocy grzewczej. Jednocześnie rodzime zespoły pozyskały w ostatnich latach ponad 20 patentów. 

W Instytucie Energetyki oraz Politechnice Warszawskiej rozwijane są obecnie elektrolizery stałotlenkowe do realizacji koncepcji power-to-gas, tj. wykorzystania nadmiarowej energii elektrycznej do wytwarzania wodoru, który stanowi nowe medium magazynujące i może być następnie wykorzystane do generacji dodatkowej energii elektrycznej w godzinach szczytowego wzrostu zapotrzebowania. Te prace wpisując się  w obszar technologii wytwarzania wodoru.

Jeśli chodzi natomiast o podmioty przemysłowe, to przykładowym projektem dotyczących wykorzystania wodoru jest projekt HESTOR Grupy Lotos. Ma on na celu zmagazynowanie nadwyżek energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w postaci gazu. W szczególności zaś Lotos zmierza do zaadoptowania do warunków polskich i wdrożenia technologii magazynowania wodoru w kawernach solnych; zastąpienia części wodoru produkowanego z gazu ziemnego dla własnych potrzeb wodorem elektrolitycznym – optymalizacja gospodarki energią; podniesienia poziomu wykorzystania mocy elektrowni wiatrowych i solarnych pozwalających na zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym kraju; a także do zbadania możliwości wykorzystywania wodoru w procesach technologicznych oraz do celów energetycznych i transportowych.

Głównym producentem wodoru w Polsce jest przemysł nawozów azotowych. 

Podstawowym półproduktem w wytwarzaniu nawozów azotowych jest amoniak, który powstaje w reakcji wodoru z azotem, co determinuje umieszczenie instalacji produkujących wodór w liniach technologicznych amoniaku. W polskim przemyśle azotowym wodór otrzymuje się w wytwórniach gazu syntezowego w procesie reformingu  parowego metanu i półspalania metanu. Producentami amoniaku w Polsce są zatem spółki Grupy Azoty oraz ANWIL, przy czym zdecydowanie największym producentem wodoru jest Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy. Wodór w Puławach produkuje się na trzech liniach reformingu parowego metanu o porównywalnych łącznych zdolnościach produkcyjnych.

Ze względu na krajowy potencjał w obszarze wodoru, już w 2005 r. powstała Polska Platforma Technologiczna Wodoru i Ogniw Paliwowych, w której skład wchodzą zakłady przemysłowe, spółki oraz instytuty naukowe (łącznie 40 podmiotów). Obszarem merytorycznym jakim zajmuje się powyższa platforma są technologie wodorowe i ogniwa paliwowe.

Warto przy okazji wiedzieć, iż wodór jest jednym z paliw alternatywnych, których rozwój wpłynąć może m.in. na zmniejszenie emisyjności transportu drogowego. Wodór, jako paliwo, ma bowiem najwyższą w odniesieniu do masy wartość opałową i ciepło spalania. W transporcie można go wykorzystać dwojako: jako paliwo w silniku spalinowym (instalacje dwupaliwowe np. olej napędowy/wodór) albo w ogniwach paliwowych. Przy czym w przemyśle samochodowym dominują silniki oparte na ogniwach paliwowych.

Naturalnie w pojazdach na wodór bateria jest potrzebna, ale może być znacząco mniejsza. Czas ładowania takiego pojazdu wynosi kilku minut, a zasięg to 500 - 700 km. Jest to o tyle istotne, że pojazdy wykorzystujące ogniwa paliwowe mają większy zasięg niż pojazdy elektryczne. Przy czym przy obecnym rozwoju technologii ogniwa paliwowe mają ograniczone zastosowanie w transporcie ciężkim długodystansowym. 

Na pewno jednak wodór może być z powodzeniem wykorzystywany w Polsce w różnych sektorach gospodarki, choć rynek pojazdów napędzanych wodorem i infrastruktury do tankowania wodoru jest jeszcze w naszym kraju w początkowej 
fazie rozwoju.

wodórbadania i rozwój