Transformacja energetyczna w centrum uwagi: jak elektrolizery i magazynowanie mogą obniżyć koszty!

Transformacja energetyczna w centrum uwagi: jak elektrolizery i magazynowanie mogą obniżyć koszty!

Zespoły badawcze z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze (LUH) i Instytutu Badań nad Energią Słoneczną w Hameln (ISFH) przeprowadziły kompleksowe badanie dotyczące zastosowania elektrolizerów i magazynowania baterii. Celem jest analiza wpływu tych technologii na koszty transformacji energetycznej. Jednym z największych wyzwań jest dostosowanie systemu energetycznego do zmieniającej się dostępności energii wiatrowej i słonecznej. Kiedy występuje duża dostępność energii wiatrowej i słonecznej, występuje nadwyżka energii elektrycznej, natomiast w okresach niskiej produkcji (okresy ciemne) występuje niedobór energii.

Nadmiar energii elektrycznej można zmagazynować w akumulatorach lub przekształcić w wodór w procesie elektrolizy. Wodór ten wykorzystywany jest przede wszystkim w przemyśle. Model opracowany specjalnie w tym celu optymalizuje obecnie niemiecki system energetyczny i określa udział elektrolizerów i akumulatorów w efektywnej transformacji energetycznej. Zoptymalizowany scenariusz pokazuje, że elektrolizery do produkcji wodoru powinny być zlokalizowane przede wszystkim na wietrznej północy Niemiec, natomiast magazynowanie akumulatorów jest równomiernie rozmieszczone w całych Niemczech, ze szczególnym uwzględnieniem południa, gdzie dostępnych jest więcej energii fotowoltaicznej.

Oszczędności i większa wydajność

Prognozy wskazują, że do 2050 r. około 35 proc. energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł będzie musiało być magazynowane lub przekształcane w wodór. Brak działań w tym obszarze może zwiększyć całkowite koszty transformacji energetycznej nawet o 60 miliardów euro. Badanie, które jest wspierane finansowo przez EWE AG, zapewnia decydentom politycznym i biznesowym ważne podstawy umożliwiające osiągnięcie tych celów. Opóźnienia w rozbudowie instalacji i magazynowania wodoru mogą również znacznie utrudnić osiągnięcie celów klimatycznych.

Aby zapewnić wydajność elektrolizerów, kluczowa jest określona proporcja zielonej energii elektrycznej. Według agencji doradztwa energetycznego Novaro udział zielonej energii elektrycznej w ujęciu rocznym wynosi obecnie 60 procent, a w analizowanym okresie udział ten przekroczył 80 procent w ciągu 1854 godzin. Opracowywana obecnie „ustawa o przyspieszaniu wodoru” ustala próg na poziomie 80 procent, który uważa się za zbyt wysoki. Optymalne ekonomicznie wykorzystanie wodoru to próg 70 procent, który pozwala elektrolizerom pracować do 2900 godzin rocznie.

Wyzwania technologiczne elektrolizy

Sama elektroliza, proces rozkładania cząsteczek wody na atomy wodoru i tlenu, stoi przed poważnymi wyzwaniami. Do zainicjowania i przyspieszenia tego procesu niezbędne są katalizatory. Jednakże poprzednie osiągnięcia w tej dziedzinie zakończyły się w dużej mierze niepowodzeniem, dlatego materiały muszą funkcjonować w rzeczywistych warunkach przemysłowych przez co najmniej dziesięć lat. Dr Philipp Gerschel z Uniwersytetu Ruhr w Bochum opisuje trudności w wyborze materiałów i opracowaniu odpowiednich katalizatorów. Prof. dr Doris Segets z Uniwersytetu Duisburg-Essen szczególnie podkreśliła potrzebę przepływu pracy przy porównywaniu materiałów. Współpracujemy z kilkoma instytucjami nad opracowaniem nowych procesów elektrolizy, które mogą obejść się również bez metali szlachetnych.

Osiągnięcia te mogłyby w dalszym ciągu poczynić postępy w badaniach nad katalizatorami, a tym samym umożliwić powszechną produkcję elektrolizerów w ciągu najbliższych dziesięciu lat. W projekcie współpracy uczestniczy 18 badaczy z różnych dyscyplin i instytucji, w tym z Instytutu Konwersji Energii Chemicznej im. Maxa Plancka.

Ogólnie rzecz biorąc, obecne badania wskazują jasny kierunek: ukierunkowane wykorzystanie elektrolizerów i magazynowania baterii ma kluczowe znaczenie dla opłacalnej i zrównoważonej transformacji energetyki. Pełne badanie jest dostępne w Internecie i dostarcza cennych informacji dla przyszłej polityki energetycznej.

Więcej informacji na temat bieżących osiągnięć i badań można znaleźć pod następującymi linkami: Uniwersytet Leibniza w Hanowerze, Magazyn PV, I Fraunhofera UMSICHT.