Wodorowa Wolność
Droga do osiągnięcia pełnej niezależności energetycznej
dr Wiktor Parol
Wiceprzewodniczący Rady e-Komitetu Doradczego
Decentralizacja wytwarzania energii elektrycznej za pomocą instalacji fotowoltaicznych na dachach domów prowadzi do destabilizacji działania sieci przesyłowych i w konsekwencji do wzrostu kosztów dystrybucji prądu. Przewiduje się, że przejście z instalacji fotowoltaicznych (PV) typu on-grid, czyli takich, które nadwyżki produkowanej energii oddają do sieci przesyłowej na instalacje off-grid pozwoli nie tylko ograniczyć straty mocy na liniach przesyłowych i dystrybucyjnych, ale w konsekwencji ograniczy emisję gazów cieplarnianych.
Nieciągłość produkcji energii elektrycznej przez panele PV związaną ze zmianą nasłonecznienia czyni magazyny energii niezbędnym elementem instalacji off-grid.
Najczęściej domowe magazyny energii zbudowane są z tradycyjnych ogniw o całkowitej pojemności do 10kWh. Akumulatory te mają kilka wad, takich jak ograniczona żywotność, mała pojemność magazynowania w stosunku do ich masy i objętości oraz niekontrolowane rozładowanie, gdy nie są podłączone do obciążenia. Dodatkowo ich krótki czas życia związany z ograniczoną liczbą cykli ładowania-rozładowania oraz skład chemiczny generują koszty ich utylizacji.
Alternatywą dla tradycyjnych baterii stał się wodór – najpowszechniejszy na świecie pierwiastek. Jego kilogram magazynuje energię 33kWh (pięć razy więcej niż węgiel). Wodorowe ogniwa paliwowe generują prąd elektryczny, łącząc atomy wodoru i tlenu. Wodór reaguje z tlenem w ogniwie elektrochemicznym, podobnie jak w baterii, wytwarzając energię elektryczną, wodę i niewielkie ilości ciepła.
(Instalacja prosumencka z magazynem wodorowym)
Dostępnych jest wiele różnych typów ogniw paliwowych do szerokiego zakresu zastosowań. Współczesne ogniwa osiągają sprawność 40-60%, czyli półtora kilograma wodoru zaspokaja miesięczne zapotrzebowanie. Badania nad zwiększeniem wydajności trwają, a teoretyczne przewidywania wskazują na możliwość osiągnięcia 90% progu sprawności. [1]
Z drugiej strony obfitość występowania wodoru w różnych substancjach chemicznych pozwala na dywersyfikację jego produkcji. Do zastosowań elektrowni przydomowych najodpowiedniejszą metodą wydaje się być elektroliza wody. By uzyskać jeden kilogram wodoru potrzeba dostarczyć około 9 litrów wody. Obecne instalacje do hydrolizy osiągają sprawność około 70% przy maksimum teoretycznym 94%. W połączeniu ze stratami na produkcji elektryczności z ogniw wodorowych cały układ magazynujący uzyskuje sprawność około 40%, ale z perspektywą rozwoju do około 81%.
Docelowo strata wynikająca ze sprawności instalacji PV z wodorowym magazynem energii będzie równa współczesnej “opłacie” prosumentów posiadających instalacje on-grid. Ponadto ekonomika rozwiązania została już eksperymentalnie zbadana na przykładzie bliźniaczych instalacji zastosowanych w dwóch hiszpańskich miejscowościach [2], gdzie całkowity koszt amortyzacji instalacji PV z magazynnem wodoru, produkującej ok. 1,4kg gazu dziennie wyniósł 6€/kg.
Rozwój badań w zakresie ogniw fotowoltaicznych, ogniw wodorowych oraz perspektywa wzrostu sprawności elektrolizerów, a także wzrost dynamiki upowszechniania się tych technologii pozwala przewidywać spadek kosztów dla gospodarstw przechodzących na fotowoltaikę off-grid. Ponadto wodorowe magazyny energii pozwalają na dalszą dywersyfikację źródeł z całego spektrum OZE i w konsekwencji osiągnięcie pełnej niezależności energetycznej.
Przypisy:
Dodaj komentarz