Hidrogen verde: tehnologie viitoare pentru producția durabilă de energie!

Hidrogen verde: tehnologie viitoare pentru producția durabilă de energie!

Într-un pas inovator de promovare a surselor de energie durabilă, Laboratorul ESC de la Universitatea Tehnică din Brandenburg Cottbus-Senftenberg a făcut progrese inovatoare în sinteza metanului. Reactoarele transformă hidrogenul verde și dioxidul de carbon (CO₂) din procesele industriale în metan sintetic, o sursă de energie neutră din punct de vedere carbon, cu o putere calorică ridicată. Această tehnologie ar putea aduce o contribuție semnificativă la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră.

Reactoarele de sinteză a metanului funcționează la temperaturi de 300 până la 350 ° C și un interval de presiune de la 1 la 10 bar. Se folosesc catalizatori Ni/Al₂O₃. Pentru a optimiza în continuare reactoarele, sunt utilizate modele de simulare unidimensionale, ai căror timpi lungi de calcul oferă informații valoroase asupra procesului. Laboratorul ESC dezvoltă un metamodel care prezice influențele presiunii și diluției asupra sintezei metanului. Acest model este destinat a fi integrat în aplicațiile Power-to-X și în gemeni digitali, ceea ce ar putea crește semnificativ eficiența proceselor.

Dezvoltarea unui metamodel

Pentru a antrena metamodelul, seturi de date sunt generate din 5.000 de simulări ale modelului de reactor. Parametrii variabili includ compoziția de intrare a gazului, temperatura, presiunea, debitul, lungimea reactorului și progresul reacției. Pentru a dezvolta modelele de predicție, oamenii de știință folosesc un polinom de ordinul 6, o rețea neuronală feedforward și procese gaussiene. Obiectivul este clar: crearea unui model de predicție rapid, bazat pe date, pentru a optimiza procesele Power-to-X și gemenii digitali.

Peste 220.000 de puncte de simulare au fost create pentru un set de date robust de antrenament, permițând modelarea precisă. Rețeaua neuronală oferă cele mai bune predicții pentru temperatura reactorului pe lungimea reactorului. De asemenea, arată rezultate bune în cartografierea efectului presiunii și diluției asupra conținutului de metan. Procesele gaussiene se dovedesc a fi deosebit de eficiente pentru prezicerea hidrogenului. Oamenii de știință precum Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein și Fabian Mauß sunt implicați în mod crucial în acest proiect de cercetare.

Integrare în tehnologiile Power-to-X

Aplicarea tehnologiilor dezvoltate în stocarea și conversia energiei devine din ce în ce mai importantă. Excesul de energie din energia eoliană și sistemele fotovoltaice este transformat în surse de energie valoroase ca parte a cuplării sectorului. O echipă de cercetare care lucrează în proiectul Power-to-Methanol condus de Dechema, cu sediul la Frankfurt, investighează conversia hidrogenului și CO₂ în metanol folosind instalații de biogaz. Această metodă ar putea îmbunătăți în mod semnificativ flexibilitatea în sectorul energiei electrice.

Proiectul a dezvoltat două concepte pentru plante pentru a produce metanol verde din electricitate verde. Au fost luate în considerare dezvoltările tehnice și planificarea locațiilor reale ale fabricilor. Provocările constă în special în condițiile specifice locației, iar furnizarea de electricitate ecologică sau hidrogen este de o importanță centrală. Sinteza metanolului verde cu CO₂ verde, care este produs în producția de bioetanol, este deosebit de promițătoare.

Într-un rezumat pozitiv, echipa de proiect și partenerii recomandă dezvoltarea în continuare a cadrului de reglementare pentru producția de metanol verde din electricitate verde și CO₂ verde. O combinație de cercetare de bază, inginerie practică a instalațiilor și analiză economică s-a dovedit a fi esențială pentru a avansa în implementarea acestor tehnologii inovatoare.

Rezultatele acestei cercetări au fost prezentate recent la cea de-a 2-a întâlnire generală a COST Action CYPHER la Cracovia în mai 2025, care a oferit ocazia de a evidenția cele mai recente progrese în sinteza metanului și tehnologiile conexe. Viziunea centrală, ambițioasă, este clară: transformarea sectorului energetic prin tehnologii inovatoare Power-to-X pentru un viitor durabil. Mai multe informații pot fi găsite pe site Universitatea Tehnică din Brandenburg, cel Alianța PTX şi că Proiect power-to-metanol.