Hidrogenul verde ca far al speranței

Hidrogenul, gazul ultra-ușor cu formula H2, este văzut - în combinație cu energia electrică ecologică - ca o sursă importantă de speranță pentru atingerea obiectivelor climatice în Germania și Europa. Încă din 1874, Jules Verne a prezis în romanul său „Insula misterioasă” că apa va fi cărbunele viitorului. Cu toate acestea, sursa de energie ecologică nu a fost încă în măsură să se stabilească ca un produs de masă. Acest lucru se poate schimba acum.

Hidrogenul este disponibil din abundență și peste tot, dar mai ales sub formă de moleculă. Acest lucru face ca producția sa să fie costisitoare și extrem de consumatoare de energie. Un proces foarte comun pentru producția sa este electroliza. Cu ajutorul curentului electric, molecula de apă este descompusă în hidrogen și oxigen. Dacă această energie electrică provine exclusiv din surse regenerabile, cum ar fi energia eoliană sau solară, ea este denumită hidrogen verde.

Pe drumul către o societate neutră din punct de vedere climatic, hidrogenul a revenit în centrul atenției în ultimii ani, în ciuda costului său relativ ridicat. În plus, impulsionat de pionierii vizionari și cu sprijinul politicienilor, cele mai recente evoluții promit un progres real. Unul dintre jucătorii cheie este thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH (tkUCE) – un joint venture între thyssenkrupp Industrial Solutions AG și Industrie De Nora. Printre domeniile cheie ale companiei se numără dezvoltarea unor procese inovatoare de electroliză pentru producerea hidrogenului.

Hidrogenul ca purtător de energie ecologic deține mult potențial. Prețul său ridicat este doar relativ. Ar fi întotdeauna mai ieftin să se foreze pentru petrol sau gaze, dar nici petrolul, nici gazul nu rentează din pricina distrugerii pe care o provoacă mediului. Dacă ar renta, ar fi brusc mult mai scumpe, și, totuși, distructive. Prin urmare, hidrogenul rămâne soluția mult mai ecologică pentru planeta noastră.

Carsten Reuter, Alfa Laval Mid Europe Key Account Manager și Patrice Bourrier, Sales Developer Hydrogen la Alfa Laval

Pentru a evita emisiile de CO₂, thyssenkrupp a testat utilizarea hidrogenului în procesul de fabricare a oțelului la sediul său din Duisburg încă din 2019. Singurul deșeu din acest proces: vaporii de apă simpli. Din 2016, o instalație pilot și de testare pentru electroliza apei alcaline (AWE), dezvoltată de thyssenkrupp UCE pe baza electrolizei clor-alcaline, a fost amplasată în același loc. Acest electrolizator pilot a fost construit ca parte a proiectului de cercetare Carbon2Chem®. Proiectul, care este finanțat de guvernul german, utilizează gazele metalurgice produse în procesul de fabricare a oțelului pentru producerea de produse chimice și reduce astfel emisiile de CO₂ atât în procesul de fabricare a oțelului, cât și în producția chimică.

Multiple calități ale hidrogenului

Hidrogenul drept combustibil

Hidrogenul nu emite gaze de eșapament în urmă atunci când este ars. Acest lucru face ca gazul să fie un substitut ideal pentru cărbune, petrol și gaze naturale în transporturi și industrie. În formă comprimată, are o densitate energetică ridicată și, prin urmare, este potrivit pentru alimentarea transportului pe distanțe lungi pe uscat, pe apă și, eventual, chiar în aer. În acest scop, poate fi ars sau transformat în energie electrică într-o celulă de combustibil. Bateriile, cum ar fi cele utilizate în mașinile electrice, sunt destul de inadecvate pentru intervale lungi de timp. Ele sunt mult prea grele și ocupă prea mult spațiu.

Hidrogen ca stocare a energiei

Cu cât folosim mai multă energie regenerabilă, cu atât devine mai important să se facă față fluctuațiilor disponibilității acesteia. Hidrogenul este o moleculă care poate fi transportată și depozitată în întreaga lume - complet independentă de momentul și locul în care este disponibilă sursa de energie regenerabilă.

Amoniac produs cu hidrogen verde

Amoniacul nu este doar unul dintre cele mai comune produse chimice, dar este, de asemenea, potrivit pentru stocarea energiei. Dacă hidrogenul necesar pentru producția sa este produs exclusiv cu ajutorul energiei electrice verzi și numai energiile regenerabile sunt utilizate în procesul ulterior, acesta este amoniac verde. Amoniacul are o densitate energetică semnificativ mai mare decât hidrogenul și, prin urmare, este chiar mai ușor de transportat și depozitat.

Hidrogen pentru producerea de metanol

CO₂ poate fi, de asemenea, transformat în metanol prin reacția cu hidrogenul. Avantajul: metanolul este elementul de bază al multor substanțe chimice de zi cu zi - cum ar fi amoniacul - și este ușor de depozitat și transportat.

Electroliza necesită răcire și condensare. Trebuie luate în considerare diferite materiale și cerințe pentru presiune, temperatură și rezistență. Hidrogenul gazos, de exemplu, este ultra-inflamabil și, în condițiile potrivite, reacționează violent atunci când intră în contact cu aerul sau oxigenul. Pe partea apei, însă, opțiunile de purificare joacă un rol principal, în funcție de calitatea apei de răcire. Provocările sunt multe și complexe, deoarece este esențial să luăm în considerare lucruri precum etanșarea cea mai bună, ce material îndeplinește toate cerințele, cum poate fi controlată cel mai bine ancrasarea și cum poate fi utilizat în mod optim spațiul limitat de instalare disponibil? Aici intră în joc expertiza Alfa Laval.

Sarcinile centrale ale schimbătoarelor de căldură Alfa Laval includ răcirea hidrogenului, oxigenului și catolitului. În plus, ele condensează umiditatea atât din hidrogen, cât și din oxigen. Deci ambele substanțe pot ajunge să fie folosite.

Cunoaștem Alfa Laval de o lungă perioadă de timp ca partener de încredere și competent pentru toate domeniile noastre tehnologice. La Alfa Laval, ne întâlnim cu experți cu care putem vorbi deschis, care se ocupă intens de problemele noastre și colaborează cu noi pentru a găsi cea mai bună soluție posibilă. Alfa Laval este, prin urmare, nu numai un furnizor de echipamente pentru noi, ci și un co-gânditor și co-dezvoltator.

Stephan Liebscher, Supply Chain Manager Green Hydrogen la thyssenkrupp UCE