Panel wodorowy napędzany energią słoneczną, czyli fotoreaktor do montażu na dachu!
Dużo się mówi o tym, że wodór to paliwo przyszłości, ale bez sprecyzowania jak odległej. To może się zmienić, a energetyka wodorowa może trafić do klientów indywidualnych. Naukowcy w Niemczech zaprojektowali bowiem podobne do modułów PV fotoreaktory oparte na fotokatalizatorze rozszczepiającym wodę. Co ciekawe, badacze podkreślają, że to rozwiązanie ma znaczny potencjał ekonomiczny ze względu na niski koszt produkcji.
Redakcja GLOBEnergia
Podziel się
Instytut Technologii w Karlsruhe (KIT) w Niemczech przewodził pracom badawczym skoncentrowanym na stworzeniu panelowych fotoreaktorów, których zadaniem jest produkcja wodoru poprzez fotokatalizę rozszczepiającą wodę po zainstalowaniu na dachach lub specjalnych farmach słonecznych.
Jak działa fotoreaktor?
Paul Kant z Instytutu Inżynierii Mikroprocesowej (IMVT) w KIT zwrócił uwagę, że istnieją różne fotokatalizatory, które można zastosować na przykład do rozdzielania wody na wodór i tlen lub wytwarzania przyjaznych dla klimatu paliw z wody i dwutlenku węgla. Proponowany system niejako kopiuje proces fotosyntezy, opierając się na fotokatalizatorze, który wywołuje elektrolizy. Fotoreaktor składa się z fotokatalizatora i substancji niezbędnych do reakcji chemicznej.
„Metoda projektowania i konstrukcja podstawowa mają zastosowanie do każdego płynnego, gazowego lub heterogenicznego wielofazowego układu fotokatalitycznego zbierającego światło słoneczne” – stwierdzili naukowcy.
Dodali jednak, że w celu zagwarantowania kompatybilności z innymi technikami, metoda projektowania i powstały fotoreaktor zademonstrowano eksperymentalnie z zaufanym, istniejącym i dostępnym na rynku systemem fotokatalitycznym na bazie tris(szczawiano)żelazianu(III) potasu.
Kant stwierdził, że idealny fotoreaktor powinien być w stanie skutecznie przekazywać światło słoneczne do fotokatalizatora, bez żadnych znaczących strat, bez względu na kierunek, z którego pochodzi światło lub położenie słońca na niebie. Fotoreaktor składa się z wielu indywidualnych kanałów reakcyjnych, z których każdy ma koncentrator w kształcie litery V i wnękę przypominającą rurkę, która otacza obszar reakcji.
Niemiecka grupa badawcza ustaliła, że pokrycie mikrostrukturalnych paneli polimerowych aluminium może zapewnić optymalne warunki i ułatwić efektywny transfer światła do fotokatalizatora przez cały dzień ze względu na jego wysoki współczynnik odbicia. Ponadto uważają, że w tej konfiguracji systemu istnieje potencjał do produkcji opłacalnych, wysoce funkcjonalnych rozwiązań, być może w najbliższej przyszłości.
- Zobacz również: Nowoczesny magazyn energii z kołem zamachowym – czy australijskie rozwiązanie ma przed sobą świetlaną przyszłość?
Koszt produkcji fotoreaktora jest zaskakująco niski
Naukowcy poinformowali, że ponieważ reaktor składa się tylko z trzech części polimerowych, z których wszystkie są produkowane w procesach masowej produkcji, szacuje się, że materiały do tego samego kosztują około 9,4 USD za 1 m2, czyli w przeliczeniu 38,21 zł (wg kursu na dn. 26.06.23 r.). Po uwzględnieniu katalizatora o wartości 1 miliona dolarów za tonę, szacowany koszt materiałowy systemu fotoreaktora wzrasta do około 22 USD za 1 m2 (89,42 zł). Tak niskie koszty są zdecydowanie zachęcające i dające nadzieję na szybką komercjalizację rozwiązania, gdy technologie wodorowe staną się bardziej popularne.
Sama technologia również brzmi rewolucyjnie, dając nadzieję, że w przyszłości każdy z nas będzie mógł sobie pozwolić na wykorzystywanie zielonego wodoru, który przypomnijmy trudno się transportuje. Przy obecnej technologii nie da się tego zrobić rurociągiem, a więc jego przewożenie na znaczne odległości byłoby mniej uzasadnione ekonomicznie. Rozwiązać by to mogło także kwestię elektryfikacji transportu. Bezpieczniej zarówno dla sieci energetycznej, jak i samego sektora byłoby, gdyby nie było napędowego monopolu, a samochody na wodór byłyby uzupełnieniem elektryków.
Co więcej, takie rozwiązanie powinno być również bardziej sensowne niż elektroliza przy użyciu energii z fotowoltaiki. Pomijając dodatkowe konwersję energii zwiększono by efektywność wykorzystania energii promieniowania słonecznego.
Źródło: pv-magazine, KIT.
Zdjęcia wyróżniające: KIT.
