W jaki sposób magazynowanie zielonej energii może wspierać rozwój odnawialnych źródeł energii
Systemy energii odnawialnej, takie jak energia wiatrowa i słoneczna, dostarczają nam czystą energię z zasobów naturalnych, zmniejszając zależność od zanieczyszczających środowisko i często importowanych paliw kopalnych. Źródła energii odnawialnej są jednak zmienne – zależą od nasłonecznienia lub warunków wiatrowych – a produkcja nie zawsze odpowiada zapotrzebowaniu.
Magazynowanie z wykorzystaniem zielonego wodoru
„Przejście na zieloną energię wymaga czegoś więcej niż tylko rozwoju czystych technologii”, zauważa Angela Mary Thomas, koordynatorka projektu AMBHER(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z hiszpańskiej organizacji Tecnalia(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Potrzebne są również innowacyjne rozwiązania w zakresie magazynowania energii”. Magazynowanie zielonego wodoru jest jednym ze sposobów wspierania tej transformacji. Nadwyżki energii elektrycznej z odnawialnych źródeł można przekształcić w wodór w procesie elektrolizy, a następnie magazynować, transportować i wykorzystywać w ogniwach paliwowych, transporcie lub procesach przemysłowych. „Głównym wyzwaniem związanym z magazynowaniem zielonego wodoru jest to, że wodór ma niską objętościową gęstość energii”, wyjaśnia Thomas. „Bezpośrednie magazynowanie wodoru zazwyczaj wymaga specjalistycznych materiałów lub zbiorników wysokociśnieniowych, a nierzadko również bardzo niskich temperatur. Przekształcenie wodoru w proste cząsteczki, takie jak amoniak, może ułatwić długoterminowe magazynowanie, ale konwersja i odzyskiwanie wiążą się również ze stratami energii i koniecznością stosowania dodatkowego sprzętu”.
Magazynowanie wodoru z wykorzystaniem MOF i amoniaku
Zespół finansowanego przez UE projektu AMBHER miał na celu przyspieszenie rozwoju technologii magazynowania wodoru, zarówno w zakresie magazynowania krótko-, jak i długoterminowego, a także stworzenie podstaw do ich ewentualnej komercjalizacji. W tym celu w ramach projektu utworzono konsorcjum składające się z 16 partnerów z sześciu krajów, których obszary specjalizacji obejmowały zarówno materiałoznawstwo stosowane, jak i dostawy energii na dużą skalę. W zakresie magazynowania krótkoterminowego badacze opracowali nowatorskie, ultraporowate struktury metalowo-organiczne (MOF). MOF to porowate materiały o strukturze klatkowej, zbudowane z jonów metali połączonych cząsteczkami organicznymi, do których może przyłączać się wodór. Struktury MOF można zintegrować z nowo zaprojektowanymi zbiornikami magazynowymi przeznaczonymi do zastosowań transportowych. Długoterminowe magazynowanie wodoru wiąże się z bezpieczną i zrównoważoną produkcją amoniaku. W tym celu badacze opracowali nowe katalizatory i membrany, które mają zostać wbudowane w reaktory membranowe w celu intensyfikacji procesu. Skupili się oni na przetwarzaniu oszczędzającym zasoby oraz niskokosztowej syntezie materiałów, aby zmniejszyć zapotrzebowanie na materiały i energię, jednocześnie wspierając konkurencyjność przemysłu europejskiego. „W ten sposób udało nam się rozwinąć uzupełniające się podejścia do magazynowania wodoru w różnych skalach czasowych”, mówi Thomas. „Może to przyczynić się do powstania bardziej odpornych, zrównoważonych i bezpiecznych łańcuchów wartości surowców poprzez wzmocnienie europejskich zdolności w zakresie projektowania i produkcji zaawansowanych katalizatorów, membran i materiałów nanoporowatych”.
Europejski system energetyczny neutralny dla klimatu
W ramach projektu udało się wykazać wykonalność proponowanych rozwiązań w zakresie magazynowania. Projekt AMBHER stanowi zatem konkretny krok w kierunku bezpiecznego, opartego na obiegu zamkniętym i neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla europejskiego systemu energetycznego. Stanowi on również podstawę technologiczną dla późniejszych demonstracji przemysłowych i wdrożeń komercyjnych. W trakcie realizacji projektu zidentyfikowano szereg wyzwań technicznych związanych z opracowywaniem materiałów. Zgodnie z planem rozwoju technologii zespół projektu AMBHER przewiduje, że ostateczna komercjalizacja obu rozwiązań potrwa od siedmiu do jedenastu lat, co wymaga ciągłych inwestycji w rozwój nowych materiałów – od skali laboratoryjnej aż po wprowadzenie na rynek. Twórcy technologii AMBHER zamierzają wykorzystać oba rozwiązania w zakresie magazynowania poprzez opatentowanie, projektowanie przemysłowe oraz umowy licencyjne dotyczące opracowanych materiałów i procesów. Chcą również zbadać możliwość bezpośredniego przemysłowego zastosowania syntezy amoniaku z wykorzystaniem zintegrowanych katalitycznych reaktorów membranowych w ramach umów licencyjnych lub transferu technologii na rzecz producentów amoniaku i dostawców technologii.
