Domowe wodorowe magazyny energii już działają – jak się sprawują?

Wodorowe domowe magazyny energii mogą potencjalnie być świętym graalem branży energetycznej. Ponieważ ta technologia umożliwia sezonowe magazynowanie energii, prosumenci mogliby magazynować zieloną energię latem i zużywać ją zimą, zmniejszając swoją zależność od rynku energetycznego. Ogniwa wodorowe mają też dłuższą żywotność niż tradycyjne ogniwa chemiczne, np. litowo-jonowe.

Zdjęcie autora: Dawid Kaczmarczyk
Zdjęcie autora: Dawid Kaczmarczyk

Dawid Kaczmarczyk

Redaktor

Podziel się

Technologia ta nie jest jednak pozbawiona problemów, stąd, póki co, nie cieszy się popularnością. Jednak niemiecka firma Home Power Solutions ma produkt o nazwie Picea, który wydaje się je rozwiązywać. Przyjrzyjmy się temu.

Uproszczony opis działania ogniw wodorowych

Problemy ogniw wodorowych wynikają z ich zasady działania. Najpierw do wody trzeba dostarczyć energię elektryczną. Wówczas woda jest rozbijana na tlen i wodór (proces elektrolizy). W ten sposób “ładujemy” nasz magazyn energii. W odwrotnym procesie tlen jest z wodorem łączony (proces spalania), wytwarzając parę wodną i jednocześnie oddając część energii elektrycznej.

Problemy ogniw wodorowych i jak sobie z nimi radzi Picea

Poniższa tabelka zawiera listę problemów z ogniwami wodorowymi oraz rozwiązania techniczne, stosowane w Picei, które częściowo im przeciwdziałają:

Problem ogniw wodorowychRozwiązanie Picea
Zużycie energii elektrycznejWspółpraca z fotowoltaiką
Powolny rozruchWbudowana niewielka bateria chemiczna
Niska sprawność procesuOdzysk ciepła odpadowego do podgrzewania c.w.u. i c.o.
Wysoka cena i duża pojemnośćZwiększenie skali przedsięwzięcia i sezonowe magazynowanie energii

Omówmy te kwestie nieco szerzej.

Zużycie energii elektrycznej - jak dostarczać energię do ogniwa wodorowego?

PROBLEM: Energia elektryczna jest droga. Aby zwiększyć efektywność magazynowania energii, należy ją kupować po jak najniższej cenie.

ROZWIĄZANIE: Fotowoltaika zapewnia darmowe źródło zielonej energii. To rozwiązanie wydaje się oczywiste, ale diabeł tkwi w szczegółach. Przykładowo, ważniejsze niż wytwarzanie wodoru jest zasilanie urządzeń w domu. Ponadto ogniwo paliwowe dość wolno zaczyna i kończy swą pracę. Z darmowej fotowoltaicznej energii Picea korzysta więc w sposób inteligentny. Dzięki komunikacji z inwerterem i licznikiem wodór jest wytwarzany tylko wtedy, gdy fotowoltaika generuje wyraźny nadmiar energii elektrycznej.

Powolny rozruch ogniwa wodorowego

PROBLEM: Jak już wspomnieliśmy, działanie ogniwa wodorowego charakteryzuje się pewną bezwładnością - nie można go włączyć w kilka sekund. To pewien problem, bo okres największego zapotrzebowania na prąd przypada zaraz po tym jak zajdzie słońce. 

ROZWIĄZANIE:  Wbudowana bateria chemiczna litowo-jonowa przejmuje rolę krótkotrwałego magazynu energii, a ogniwo wodorowe włącza się tylko w pochmurne dni, gdy akumulator chemiczny się wyczerpie. Dzięki temu spora część wodoru wytworzonego latem może być wykorzystana w zimniejszych miesiącach. Sprawia to, że wolny rozruch ogniwa paliwowego nie jest problemem, a całe urządzenie może również działać jako źródło awaryjnego zasilania domu.

W rzeczywistości Picea jest więc hybrydowym magazynem energii.

Niska sprawność procesu 

PROBLEM: Zużywając prąd do wytwarzania wodoru, a następnie spalając wodór można odzyskać tylko 30-50% początkowej energii elektrycznej. Reszta jest tracona w postaci ciepła.

Dla porównania litowo-jonowe akumulatory pozwalają na odzyskanie 85-90% energii. Ba, nawet sprzedawanie energii w ramach systemu net-billingu daje obecnie lepszy kurs wymiany niż ładowanie ogniw wodorowych! Niska sprawność to kluczowa wada ogniw paliwowych, ale wydaje się, że Picea znalazła na to rozwiązanie.

ROZWIĄZANIE: Ciepło odpadowe powstające w procesie elektrolizy wody oraz utleniania wodoru jest odzyskiwane i wykorzystywane do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w lecie, a w zimie również do centralnego ogrzewania. Picea może też współpracować z domowym systemem klimatyzacji i wentylacji, ogrzewając przepływające powietrze. Jest to możliwe, bo temperatura ogniwa paliwowego sięga nawet 55°C!

Picea oczywiście nie może być jedynym, ani podstawowym źródłem ciepła, ale może wyraźnie obniżyć rachunki

Wysoka cena i duża pojemność

PROBLEM:  Ogniwa wodorowe są drogie, szczególnie w małej skali. Zupełnie nie opłaca się tworzyć bardzo małych magazynów energii, stąd ogniwa wodorowe są wielokrotnie większe i sporo droższe od ogniw chemicznych.

ROZWIĄZANIE: W przeciwieństwie do ogniw chemicznych, cena zł/kWh ogniw paliwowych wyraźnie spada wraz ze wzrostem pojemności. Opłaca się zatem zwiększyć skalę przedsięwzięcia i magazynować energię nie tylko z dnia na noc, ale też sezonowo - z lata na zimę. To jedyny sposób na spełnienie snu o rzeczywiście niezależnym domu.

Wodorowe magazyny energii Picea działają już w Niemczech

Picea jest już możliwa do kupienia u naszego zachodniego sąsiada. Na tym rynku działa też australijskie LAVO, które nie ma jednak kluczowej zdolności do odzyskiwania ciepła odpadowego. Prawdopodobnie niedługo takie wynalazki zagoszczą w Polsce. Globenergia będzie czujnie śledzić rozwój takich technologii w Polsce.

Picea może mieć przed sobą przyszłość, a nawet jeśli ten produkt nie odniesie sukcesu, z pewnością stosowane w nim rozwiązania zobaczymy w innych, podobnych magazynach energii.

Zobacz również