Energian siirtyminen painopisteenä: Kuinka elektrolyysilaitteet ja varastointi voivat vähentää kustannuksia!

Energian siirtyminen painopisteenä: Kuinka elektrolyysilaitteet ja varastointi voivat vähentää kustannuksia!

Hannoverin Leibnizin yliopiston (LUH) ja Hamelnin aurinkoenergian tutkimusinstituutin (ISFH) tutkimusryhmät ovat tehneet kattavan tutkimuksen elektrolyysilaitteiden käytöstä ja akkujen varastoinnista. Tavoitteena on analysoida näiden teknologioiden vaikutusta energiasiirtymän kustannuksiin. Yksi suurimmista haasteista on energiajärjestelmän mukauttaminen tuuli- ja aurinkoenergian vaihtelevaan saatavuuteen. Kun tuulen ja aurinkoenergian saatavuus on korkea, sähköstä on ylijäämää, kun taas alhaisen tuotannon aikoina (pimeät kaudet) energiasta on pulaa.

Ylimääräinen sähkö voidaan joko varastoida akkuvarastoon tai muuntaa vedyksi elektrolyysin avulla. Tätä vetyä käytetään pääasiassa teollisuudessa. Erityisesti tähän tarkoitukseen kehitetty malli optimoi nyt Saksan energiajärjestelmää ja määrittää elektrolyysilaitteiden ja akkuvaraston osuuden tehokkaassa energiasiirtymässä. Optimoitu skenaario osoittaa, että vedyn tuotantoon tarkoitettujen elektrolyysilaitteiden tulisi sijaita ensisijaisesti tuulisessa Pohjois-Saksassa, kun taas akkujen varastointi on jakautunut tasaisesti koko Saksaan, ja painopiste on etelässä, jossa on saatavilla enemmän aurinkosähköä.

Kustannussäästöjä ja tehokkuutta

Ennusteiden mukaan noin 35 prosenttia uusiutuvista energialähteistä tuotetusta sähköstä on varastoitava tai muutettava vedyksi vuoteen 2050 mennessä. Jos tällä alalla ei ryhdytä toimiin, energiasiirtymän kokonaiskustannukset voivat nousta jopa 60 miljardilla eurolla. EWE AG:n taloudellisesti tukema tutkimus tarjoaa tärkeän perustan politiikan ja liiketoiminnan päättäjille näiden tavoitteiden saavuttamiseksi. Myös vetylaitosten ja varastoinnin laajentamisen viivästyminen voi vaikeuttaa ilmastotavoitteiden saavuttamista merkittävästi.

Elektrolyysilaitteiden tehokkuuden varmistamiseksi tietty osuus vihreästä sähköstä on ratkaisevan tärkeää. Energianeuvontatoimisto Novaron mukaan vihreän sähkön vuotuinen osuus on tällä hetkellä 60 prosenttia, ja katsauskaudella osuus on yli 80 prosenttia 1 854 tunnissa. Parhaillaan valmisteilla oleva "vedyn kiihtyvyyslaki" asettaa 80 prosentin kynnyksen, jota pidetään liian korkeana. Taloudellinen optimi vedyn käytölle on 70 prosentin kynnys, mikä mahdollistaa elektrolyysilaitteiden toiminnan jopa 2 900 tuntia vuodessa.

Elektrolyysin tekniset haasteet

Itse elektrolyysillä, prosessilla, joka hajottaa vesimolekyylejä vety- ja happiatomeiksi, on edessään merkittäviä haasteita. Katalyytit ovat välttämättömiä tämän prosessin käynnistämiseksi ja nopeuttamiseksi. Aiempi kehitys tällä alueella on kuitenkin pääosin epäonnistunut, joten materiaalien on toimittava todellisissa teollisissa olosuhteissa vähintään kymmenen vuotta. Dr. Philipp Gerschel Ruhrin yliopistosta Bochumista kuvaa vaikeuksia materiaalien valinnassa ja sopivien katalyyttien kehittämisessä. Professori Dr. Doris Segets Duisburg-Essenin yliopistosta korosti erityisesti työnkulun tarvetta materiaalien vertailua varten. Työskentelemme useiden instituutioiden kanssa kehittääksemme uusia elektrolyysiprosesseja, jotka pärjäävät myös ilman jalometalleja.

Tämä kehitys voisi edistää katalyyttitutkimusta ja mahdollistaa siten elektrolyysilaitteiden laajan tuotannon seuraavien kymmenen vuoden aikana. Yhteistyöprojektissa on mukana 18 tutkijaa eri tieteenaloista ja instituutioista, mukaan lukien Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion.

Kaiken kaikkiaan nykyinen tutkimus osoittaa selkeän suunnan: elektrolyysilaitteiden ja akkuvaraston kohdennettu käyttö on ratkaisevan tärkeää kustannustehokkaan ja kestävän energiasiirtymän kannalta. Koko tutkimus on saatavilla verkossa, ja se tarjoaa arvokkaita näkemyksiä tulevaa energiapolitiikkaa varten.

Lisätietoja ajankohtaisesta kehityksestä ja tutkimuksesta löydät seuraavista linkeistä: Hannoverin Leibnizin yliopisto, PV-lehti, ja Fraunhofer UMSICHT.