Indywidualne ogniwa wodorowe o mocy 5 kW dostępne w Europie!

Eksperci Komisji Europejskiej szacują, że wodór będzie w stanie zaspokoić 24% globalnego zapotrzebowania na energię w 2050 r. Mowa o wodorze, który będzie pozyskiwany tylko i wyłącznie ze źródeł odnawialnych. Jednak żeby ten cel został osiągnięty niezbędne jest stworzenie technologii, która będzie w stanie wyjść naprzeciw oczekiwaniom klientów indywidualnych. Sektor ten dopiero raczkuje, pierwsze rozwiązania są już stosowane. Co czeka pojawiającą się na rynku branżę? Czy w Europie są dostępne ogniwa wodorowe dla domów i mieszkań?

Zdjęcie autora: Michał Jakubiec

Michał Jakubiec

Redaktor GLOBENERGIA

Podziel się

Zanim przejdziemy do głównego wątku, przypomnijmy o wyzwaniach, które stoją przed technologiami wodorowymi. Jest to na pewno jego produkcja - istnieją aktualnie zarówno ekologiczne, jak i przemysłowe sposoby jego pozyskiwania. Zaliczamy do nich odpowiednio elektrolizę wody i reforming parowy gazu ziemnego

Szary vs. zielony wodór

Ten pierwszy zapewnia wodór o wysokiej czystości, pozyskując go z wody. Co ciekawe, nie można być to wbrew obiegowej opinii jakakolwiek woda - musi być całkowicie pozbawiona rozpuszczonych w wodzie soli. Niestety obecnie proces ten potrzebuje dużych ilości energii elektrycznej. Jeśli energia ta pochodzi ze źródeł odnawialnych, jest to wówczas tzw. zielony wodór, który według polityki unijnej ma być jednym z głównych źródeł energii w procesie transformacji energetycznej. Wykorzystanie nadwyżek z OZE (wiatru i fotowoltaiki) mogłoby sprawić, że te źródła stałyby się bardziej elastyczne. 

Reforming parowy to proces produkcji wodoru z metanu i pary wodnej. Jest to najpopularniejsza i najtańsza metoda, a ilość wodoru na zużytą jednostkę energii jest znacznie większa. Aktualnie dzięki tej metodzie pozyskiwane jest ok. 50% światowego wodoru. Branżową nazwą tego paliwa jest wodór szary, a sama jego produkcja nie jest wolna od węgla. Z racji, że każda cząsteczka metanu (CH4) ma w sobie jeden atom węgla - nie ma więc możliwości, że produktem reakcji z parą wodną (H2O) nie będzie wodór (H2) i związek zawierający węgiel. W przypadku tego procesu jest to tlenek węgla (CO).

Problematyczny transport wodoru

Największe wyzwanie stanowi także jego magazynowanie i transport. Sam wodór charakteryzuje się najmniejszymi cząsteczkami spośród wszystkich pierwiastków. Kwestia szczelności magazynów jest priorytetowa i w tej kwestii sektor będzie musiał dynamicznie się rozwijać. Trzeba mieć na względzie eksplozywny charakter wodoru, ponieważ w przeciwnym razie nie będzie możliwości na zdobycie zaufania wśród potencjalnych kupców. Z magazynami jest o tyle prościej, że mogą się składać z jednej jednostki, którą łatwo jest monitorować, ale problem pojawia się, gdy myśli się o transportowaniu wodoru rurociągami. Trudno sobie wyobrazić, że to jest możliwe z uwagi na konieczność tworzenia konstrukcji z połączonych segmentów. Dlatego też raczej technologie wodorowe będą implementowane jako rozwiązania punktowe - zwiększa to zarówno bezpieczeństwo, jak i nie wymaga to aż tak dużych nakładów finansowych na inwestycje. Tym bardziej jeśli przyszłość opierać się będzie na wykorzystaniu elektrolizy wody, która jeszcze jest dostępna.

Pionierzy wykorzystania technologii wodorowych

Rozwiązania wodorowe kojarzą się przede wszystkim z Japonią, szczególnie ze względu na motoryzację. Niemniej pierwszym samochodem na ogniwa wodorowe był Electrovan firmy General Motors (1966 r.), a pierwszym pociągiem niemiecki Coradia iLint (2016 r.). Japonia silnie rozwija technologie wodorowe dla klientów indywidualnych. 

Toyota stworzyła wymienne wkłady wodorowe, a każdy z nich działa jak ogniwo paliwowe - jest w stanie przekształcać zgromadzony w nim wodór na energię elektryczną do różnych zastosowań. Jak wskazują pomysłodawcy, mogą być one używane do zasilania samochodów, motocykli i urządzeń domowych. Szerzej na temat japońskiego rozwiązania w artykule Toyota prezentuje wodorowy powerbank!

Ogniwa wodorowe na rynku europejskim od firmy Panasonic

Wśród wdrażających wodór należy także wymienić firmę Panasonic. Na rynku japońskim domowe ogniwa paliwowe są już od 2009 r. Aktualnie są one używane w ponad 200 tys. domach w Japonii i na całym świecie. Mowa o ogniwach Panasonic ENE-FARM, które zapewniają gospodarstwo domowym zarówno energię elektryczną, jak i ciepłą wodę użytkową. Oprócz tych ogniw o mocy 700 W pojawiła się także w 2021 r. wersja komercyjna o mocy 5 kW.

Ogniwo wodorowe firmy Panasonic na targach ISH
Wodorowe ogniwo paliwowe Panasonic, targi ISH 2023.
Źródło: GLOBENERGIA

Warto wspomnieć, że jest już ona dostępna w Europie, co można było zobaczyć na Targach ISH we Frankfurcie. Zakres działań i zasady działania są tożsame dla domowej wersji. Po dostarczeniu wodoru i tlenu do ogniwa powstaje energia elektryczna, a spalinami jest para wodna, którą następnie wykorzystuje się do przygotowania c.w.u. i ogrzewania. Jednostki o mocy 5 kW można łączyć w systemy aż do 1 MW w zależności od zapotrzebowania. Sprawność wytwarzania energii elektrycznej wynosi 56%. Pojedyncza jednostka jest odpowiednia dla potrzeb małych obiektów handlowych.

Wziąwszy pod uwagę wykorzystanie ciepła spalin, generator osiąga całkowitą sprawność energetyczną na poziomie 95% łącznie z odzyskiem ciepła, pozwalając tym samym na efektywne wykorzystanie energii bez strat.

Czy taka nas czeka przyszłość? To tak, gdyby się ktoś zastanawiał, co po kotłach gazowych, czy pompach ciepła!

Źródła: Panasonic, GLOBENERGIA.

Zdjęcie autora: Michał Jakubiec

Michał Jakubiec

Redaktor GLOBENERGIA