Zeleni vodik: buduća tehnologija za održivu proizvodnju energije!

Zeleni vodik: buduća tehnologija za održivu proizvodnju energije!

U inovativnom koraku za promicanje održivih izvora energije, ESC Lab na Brandenburškom tehničkom sveučilištu Cottbus-Senftenberg napravio je revolucionarni napredak u sintezi metana. Reaktori pretvaraju zeleni vodik i ugljikov dioksid (CO₂) iz industrijskih procesa u sintetski metan, ugljično neutralni izvor energije s visokom kaloričnom vrijednošću. Ova bi tehnologija mogla značajno doprinijeti smanjenju emisije stakleničkih plinova.

Reaktori za sintezu metana rade na temperaturama od 300 do 350°C i rasponu tlaka od 1 do 10 bara. Koriste se katalizatori Ni/Al₂O3. Kako bi se dodatno optimizirali reaktori, koriste se jednodimenzionalni simulacijski modeli čija duga vremena računanja daju dragocjene uvide u proces. ESC Lab razvija metamodel koji predviđa utjecaj tlaka i razrjeđenja na sintezu metana. Ovaj je model namijenjen integraciji u Power-to-X aplikacije i digitalne blizance, što bi moglo značajno povećati učinkovitost procesa.

Razvoj metamodela

Za obuku metamodela, skupovi podataka generiraju se iz 5000 simulacija modela reaktora. Različiti parametri uključuju sastav ulaznog plina, temperaturu, tlak, brzinu protoka, duljinu reaktora i napredak reakcije. Kako bi razvili modele predviđanja, znanstvenici koriste polinom 6. reda, neuralnu mrežu naprijed i Gaussove procese. Cilj je jasan: stvoriti brzi model predviđanja temeljen na podacima za optimizaciju procesa Power-to-X i digitalnih blizanaca.

Preko 220.000 simulacijskih točaka stvoreno je za robustan skup podataka za obuku, što omogućuje precizno modeliranje. Neuronska mreža daje najbolja predviđanja temperature reaktora tijekom duljine reaktora. Također pokazuje dobre rezultate u kartiranju utjecaja tlaka i razrjeđenja na sadržaj metana. Gaussovi procesi pokazali su se posebno učinkovitima za predviđanje vodika. Znanstvenici poput Tima Frankena, Monanga Vadivale, Saurabha Sharme, Tobiasa Gloessleina i Fabiana Maußa ključno su uključeni u ovaj istraživački projekt.

Integracija u Power-to-X tehnologije

Primjena razvijenih tehnologija u pohrani i pretvorbi energije postaje sve važnija. Višak energije iz vjetroelektrana i fotonaponskih sustava pretvara se u vrijedne izvore energije kao dio povezivanja sektora. Istraživački tim koji radi na projektu Power-to-Methanol pod vodstvom frankfurtske tvrtke Dechema istražuje pretvorbu vodika i CO₂ u metanol pomoću bioplinskih postrojenja. Ova bi metoda mogla značajno poboljšati fleksibilnost u elektroenergetskom sektoru.

Projekt je razvio dva koncepta za postrojenja za proizvodnju zelenog metanola iz zelene električne energije. U obzir su uzeti tehnički razvoj i planiranje za stvarne lokacije postrojenja. Izazovi su posebno u uvjetima specifičnim za lokaciju, a opskrba zelenom električnom energijom ili vodikom je od središnje važnosti. Sinteza zelenog metanola sa zelenim CO₂, koji nastaje u proizvodnji bioetanola, posebno je obećavajuća.

U pozitivnom sažetku, projektni tim i partneri preporučuju daljnji razvoj regulatornog okvira za proizvodnju zelenog metanola iz zelene električne energije i zelenog CO₂. Kombinacija temeljnih istraživanja, praktičnog inženjeringa postrojenja i ekonomske analize pokazala se ključnom za unaprjeđenje implementacije ovih inovativnih tehnologija.

Rezultati ovog istraživanja nedavno su predstavljeni na 2. općoj skupštini COST Action CYPHER u Krakovu u svibnju 2025., što je pružilo priliku da se istaknu najnoviji napredak u sintezi metana i srodnim tehnologijama. Središnja, ambiciozna vizija je jasna: transformacija energetskog sektora kroz inovativne Power-to-X tehnologije za održivu budućnost. Dodatne informacije možete pronaći na web stranici Tehničko sveučilište Brandenburg, the PTX savez i to Projekt pretvaranja energije u metanol.