Narzędzie monitorujące wspiera transformację energetyczną w Europie
Zrównoważony rozwój europejskiego łańcucha energetycznego i odejście od paliw kopalnych zależą w dużej mierze od dostępności, niezawodności i opłacalności alternatywnych źródeł energii. Choć energia wiatrowa i słoneczna stają się coraz bardziej powszechne, brak równowagi między podażą a popytem pozostaje istotnym problemem. „Możemy mieć okresy ładnej i słonecznej pogody, a jednocześnie niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną”, mówi Đani Juričić, koordynator projektu REACTT(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z Instytutu im. Jožefa Stefana(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Słowenii. „Co można zrobić z nadwyżką energii elektrycznej? W innych dniach zapotrzebowanie może istotnie przekraczać ilość energii produkowanej przez panele słoneczne i sieć”.
Technologia ogniw elektrolitycznych opartych na tlenkach stałych
Systemy oparte na technologii elektrolizy wykorzystujące tlenki stałe mogą odegrać kluczową rolę w rozwiązaniu tego problemu. Wysokotemperaturowe procesy elektrochemicznego przetwarzania energii wykorzystują energię elektryczną do rozszczepienia wody (lub dwutlenku węgla) na wodór (i/lub tlenek węgla) i tlen, a wysoka temperatura pracy przyczynia się do uzyskania wysokiej sprawności procesu. „Tak pozyskany wodór może być następnie magazynowany lub bezpośrednio wykorzystywany przez przemysł na potrzeby różnych procesów, a także transportowany”, wyjaśnia Juričić. „Działanie systemu można także odwrócić - wodór można również wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą ogniw paliwowych, a tym samym pomóc w rozwiązaniu dysproporcji między podażą a popytem”. Choć technologia ogniw opartych na tlenkach stałych może odegrać kluczową rolę w europejskiej transformacji energetycznej(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badania skupiły się przede wszystkim na prostszych innowacjach energetycznych, takich jak elektrolizery alkaliczne i membrany do wymiany protonów.
Możliwości monitorowania, diagnostyki i sterowania
Celem projektu REACTT było zwiększenie atrakcyjności i opłacalności technologii ogniw opartych na tlenkach stałych dzięki opracowaniu platformy łączącej funkcje monitorowania, diagnostyki i sterowania. Celem tych prac była poprawa sprawności, niezawodności i żywotności tego rodzaju ogniw. „Ogniwa oparte na tlenkach stałych od dziesięcioleci pozostają w fazie rozwiązań pilotażowych”, mówi Juričić. „Zanim będzie możliwe wykorzystanie tej technologii na skalę komercyjną, konieczne jest rozwiązanie wielu problemów dotyczących ich niezawodności”. Obecnie monitoring rozwiązań jest prowadzony ręcznie przez operatorów. Automatyzacja procesów decyzyjnych oraz wprowadzenie narzędzi diagnostycznych i monitorujących może pozwolić na dłuższą i bardziej efektywną pracę stosów ogniw opartych na tlenkach stałych. „Opracowaliśmy algorytmy pozwalające na dostosowanie trybu pracy ogniwa do bieżących potrzeb”, wyjaśnia Juričić. Zespół projektowy przetestował swoją platformę w trzech instalacjach pilotażowych. „Gdy rozwiązaliśmy jeden problem, pojawiło się dziesięć nowych zagadnień”, dodaje Juričić. „Taka jest właśnie natura nowatorskich technologii. Kiedy zaczynaliśmy prace, widzieliśmy tylko wierzchołek góry lodowej”.
Zaawansowane narzędzia do sterowania ogniwami
Konsorcjum projektu udało się mimo to opracować zaawansowane narzędzia diagnostyczne i sterowania na potrzeby ogniw opartych na tlenkach stałych. To „magiczne pudełko”, jak nazywa je Juričić, zapewnia operatorom dostęp do danych z monitoringu i diagnostycznych, które umożliwiają im podjęcie błyskawicznych działań. „Operatorzy muszą wiedzieć, czy dany układ działa poprawnie, czy też występują w nim problemy”, zauważa. „Wczesne ostrzeżenia pozwalają im organizować dostawy części zamiennych lub planować zmiany. Obecnie każdy niewykryty problem może nieść za sobą niszczycielskie konsekwencje”. W ramach projektu powstały również urządzenia, które wzbudzają stos w celu wywołania reakcji. Gromadząc dane na temat działania układu, a w szczególności stosu ogniw, operatorzy mogą uzyskać cenne informacje o jego stanie. Umożliwia to operatorom lepsze zrozumienie zdarzeń zachodzących wewnątrz stosu. Juričić ma nadzieję, że postępy dokonane w ramach projektu REACTT doprowadzą do powstania produktów gotowych do wprowadzenia na rynek. „Opracowaliśmy szereg rozwiązań, które wkrótce mogą zostać wykorzystane w warunkach komercyjnych”, dodaje.
