Enerģijas pāreja fokusā: kā elektrolizatori un uzglabāšana var samazināt izmaksas!

Enerģijas pāreja fokusā: kā elektrolizatori un uzglabāšana var samazināt izmaksas!

Hannoveres Leibnicas Universitātes (LUH) un Hamelnas Saules enerģijas pētniecības institūta (ISFH) pētnieku grupas ir veikušas visaptverošu pētījumu par elektrolizatoru izmantošanu un akumulatoru uzglabāšanu. Mērķis ir analizēt šo tehnoloģiju ietekmi uz enerģijas pārejas izmaksām. Viens no lielākajiem izaicinājumiem ir energosistēmas pielāgošana mainīgajai vēja un saules enerģijas pieejamībai. Ja ir augsta vēja un saules enerģijas pieejamība, rodas elektroenerģijas pārpalikums, savukārt zemas ražošanas laikā (tumšajos periodos) rodas enerģijas trūkums.

Elektroenerģijas pārpalikumu var uzglabāt akumulatoru krātuvē vai elektrolīzes ceļā pārveidot par ūdeņradi. Šo ūdeņradi galvenokārt izmanto rūpniecībā. Īpaši šim nolūkam izstrādāts modelis tagad optimizē Vācijas enerģētikas sistēmu un nosaka elektrolizatoru un akumulatoru uzglabāšanas ieguldījumu efektīvā enerģijas pārejā. Optimizētais scenārijs liecina, ka ūdeņraža ražošanas elektrolizatori galvenokārt jāatrodas vējainajos Vācijas ziemeļos, savukārt akumulatoru uzglabāšana ir vienmērīgi sadalīta visā Vācijā, koncentrējoties uz dienvidiem, kur ir pieejams vairāk fotoelektriskās elektroenerģijas.

Izmaksu ietaupījumi un paaugstināta efektivitāte

Prognozes liecina, ka līdz 2050. gadam aptuveni 35 procenti elektroenerģijas, kas iegūta no atjaunojamiem energoresursiem, būs jāuzglabā vai jāpārvērš ūdeņradi. Ja šajā jomā netiks veiktas nekādas darbības, enerģētikas pārejas kopējās izmaksas var palielināties līdz pat 60 miljardiem eiro. Pētījums, ko finansiāli atbalsta EWE AG, sniedz svarīgus pamatus politikas un biznesa lēmumu pieņēmējiem šo mērķu sasniegšanai. Kavēšanās ar ūdeņraža rūpnīcu paplašināšanu un uzglabāšanu var arī ievērojami apgrūtināt klimata mērķu sasniegšanu.

Lai nodrošinātu elektrolizatoru efektivitāti, izšķiroša nozīme ir noteiktai zaļās elektroenerģijas proporcijai. Saskaņā ar enerģētikas konsultāciju aģentūras Novaro datiem zaļās elektroenerģijas īpatsvars gada griezumā šobrīd ir 60 procenti, un šis īpatsvars pārskata periodā pārsniedz 80 procentus 1854 stundās. Pašlaik izstrādātajā “ūdeņraža paātrinājuma likumā” ir noteikts 80 procentu slieksnis, kas tiek uzskatīts par pārāk augstu. Ekonomiskais ūdeņraža izmantošanas slieksnis ir 70 procentu slieksnis, kas ļauj elektrolizatoriem darboties līdz 2900 stundām gadā.

Elektrolīzes tehnoloģiskie izaicinājumi

Pati elektrolīze, process, kas sadala ūdens molekulas ūdeņraža un skābekļa atomos, saskaras ar ievērojamām problēmām. Katalizatori ir nepieciešami, lai uzsāktu un paātrinātu šo procesu. Taču līdzšinējā attīstība šajā jomā lielākoties ir bijusi neveiksmīga, tāpēc materiāliem reālos rūpnieciskos apstākļos jāfunkcionē vismaz desmit gadus. Dr. Filips Geršels no Rūras universitātes Bohumā apraksta grūtības materiālu atlasē un piemērotu katalizatoru izstrādē. Profesore Dr. Dorisa Segets no Duisburgas-Esenes universitātes īpaši uzsvēra nepieciešamību pēc darbplūsmas materiālu salīdzināšanai. Mēs strādājam ar vairākām institūcijām, lai izstrādātu jaunus elektrolīzes procesus, kas var iztikt arī bez dārgmetāliem.

Šie notikumi varētu vēl vairāk veicināt katalizatoru izpēti un tādējādi nākamajos desmit gados nodrošināt plašu elektrolizatoru ražošanu. Sadarbības projektā ir iesaistīti 18 pētnieki no dažādām disciplīnām un institūcijām, tostarp no Maksa Planka Ķīmiskās enerģijas pārveides institūta.

Kopumā pašreizējie pētījumi liecina par skaidru virzienu: mērķtiecīga elektrolizatoru un akumulatoru uzglabāšanas izmantošana ir ļoti svarīga rentablai un ilgtspējīgai enerģijas pārejai. Pilns pētījums ir pieejams tiešsaistē un sniedz vērtīgu ieskatu nākotnes enerģētikas politikā.

Lai iegūtu papildinformāciju par pašreizējiem notikumiem un pētījumiem, lūdzu, apmeklējiet šīs saites: Hannoveres Leibnicas Universitāte, Žurnāls PV, un Fraunhofers UMSICHT.