Właśnie zakończyły się konsultacje Polskiej Strategii Wodorowej. Do 2025 roku mamy wydać 2 mld zł, a do 2030 roku łącznie prawie 17 mld zł.  Strategia ma dogodzić wszystkim – od OZE, przez elektrownie jądrowe aż po górników. Sprawdźmy, gdzie jesteśmy na drodze do wodorowego szczęścia.

Wodór można uzyskać z wody i prądu, albo z wykorzystaniem gazu ziemnego. Najlżejszy pierwiastek nie jest źródłem energii. Przenosi ją. Generowany ze światła słonecznego, powiewu wiatru, w godzinach mniejszego zapotrzebowania. Daje się sprężać, gromadzić, przesyłać rurociągami. Napełnia bak samochodu w ciągu minuty. Pozwala przejechać setki kilometrów, choć sam prawie nic nie waży. Po spaleniu zamienia się z powrotem w wodę. Znika bez szkody dla środowiska.

Wodór wielozadaniowy

Unia Europejska wróży wodorowi świetlaną przyszłość. Najlżejszy gaz ma zastąpić ten kopalny. Wodór można spalać w piecach przemysłowych zamiast koksu i gazu ziemnego. Można go produkować z prądu i z powrotem zamieniać na prąd w ogniwach paliwowych. Z wodoru wytwarzane będą paliwa syntetyczne, które zastąpią ropę naftową w najtrudniejszych zastosowaniach. Wszystko tak jak dzisiaj, tylko zasilane zieloną energią z paneli słonecznych i wiatraków. „Zielony” wodór przechwyci nadwyżki prądu z OZE i zdekarbonizuje te branże, których samym prądem zdekarbonizować się nie da.

- Widzimy wiele zastosowań dla zielonego wodoru – mówi Krzysztof Kochanowski, Prezes Zarządu Hydrogen Poland. – Wodór będzie niezastąpiony w przemyśle energochłonnym, a także w niektórych zastosowaniach transportowych. Zdecydowanie należy wspierać technologie wodorowe, choć należy położyć duży nacisk, aby był to wodór bezemisyjny, produkowany z elektrolizy. Tylko taki ma przyszłość wobec celów klimatycznych UE.

Jajko czy kura?

Rynek wodoru praktycznie nie istnieje, a większość technologii jest w powijakach. Wytwarzanie wodoru z wody i prądu wymaga elektrolizerów. Te są drogie. Spośród kilku metod produkcji większość jest wdrożona na małą skalę, a żadna nie osiąga sprawności powyżej 80%. Z drugiej strony większość potencjalnych odbiorców wodoru też nie jest na niego przygotowana. Rewolucja wodorowa wymaga równoczesnego zarówno stworzenia zarówno jajka jak i kury. Żadne nie chce powstać zanim to drugie nie będzie gotowe.

Plany są ambitne. Do 2025 roku ma powstać 6 GW elektrolizerów. Do 2030 roku już 2 GW w Polsce, 40 GW w Unii i kolejne 40 GW tuż za granicami – w Afryce Północnej, w Turcji, na Bałkanach i Ukrainie. Konsumpcja ma nadążać za produkcją. Zielony wodór tankować będą ciężarówki i autobusy. Powstanie wodorowa kolej i statki. Wykorzystają go zakłady azotowe i rafinerie – dziś największy konsument „szarego wodoru”, produkowanego z paliw kopalnych powodując w samej UE emisję 70 mln ton CO2 rocznie.

– Bogata lista planowanych działań i celów ujętych w polskiej strategii wodorowej bynajmniej nie napawa optymizmem, ponieważ wydaje się być w dużym stopniu oparta na myśleniu życzeniowym. Tymczasem korzystniejsze byłoby wybranie kilku priorytetowych obszarów rozwoju technologii wodorowych – uważa Urszula Stefanowicz z Polskiego Klubu Ekologicznego. – Rekomendujemy skoncentrowanie się przede wszystkim na energochłonnych branżach przemysłu, takich jak produkcja stali czy przemysł chemiczny, a także na magazynowaniu energii z OZE - jako jednym z narzędzi, uzupełniającym odpowiednie zarządzanie popytem na energię, inne metody magazynowania itd.

Producenci turbin przygotowują się do spalania wodoru

Komisja Europejska zamierza promować wykorzystanie "odnawialnych i niskoemisyjnych gazów", w szczególności wodoru. Plany polityków zależą teraz od inżynierów, którzy muszą przestawić swoje bardzo drogie urządzenia do spalania zupełnie nowego paliwa.

Od opublikowania w lipcu tego roku unijnej strategii wodorowej staje się jasne, że sektor gazowy będzie musiał zacząć uwzględniać w rozwoju dekarbonizację. Czyste paliwa, jak "zielony" wodór, zrównoważone biopaliwa i biogaz, mają pomóc w dekarbonizacji sektorów, w których wprowadzenie "czystej" elektryfikacji jest trudne.

Wodór może być nośnikiem energii oraz może zapewnić magazynowanie energii z OZE. Potrzebny jest jednak do tego rozwój produkcji czystego wodoru, systemów jego magazynowania i transportu oraz technologii jego zastosowania.

Czy obecne jednostki gazowe będą mogły spalać wodór?

Producenci turbin testują spalanie wodoru w turbinach o mocy od kilku do kilkuset megawatów. W przeciwieństwie do biometanu, który mógłby niemal z marszu zastąpić w infrastrukturze gaz ziemny,  zastosowanie wodoru nie jest tak proste. W odniesieniu do masy, gęstość energii w wodorze jest ponad dwa razy większa niż w gazie ziemnym, ale niska jest gęstość energii względem objętości. Wodór pali się bardzo łatwo, niewidocznym czystym płomieniem. Podczas spalania jego płomienie pochłaniają paliwo z prędkością około 300 centymetrów na sekundę, 10 razy szybciej niż płomienie gazu ziemnego. Wyzwań jest jednak więcej – to możliwość produkcji dużej ilości zielonego wodoru, jego magazynowanie czy kwestie związane z zapewnieniem bezpieczeństwa instalacji wodorowej.

Na rynku jest już wiele turbin gazowych, które mogą pracować na mieszance gazu ziemnego i wodoru. Celem jest turbina gazowa spalająca 100 proc. wodoru.

Siemens Energy deklaruje, że wszystkie jego nowo wyprodukowane turbiny gazowe są w stanie spalać mieszankę paliwową o różnej zawartości wodoru.

Mniejsze zawartości wodoru, mowa tu o dodatku rzędu 10-30 proc. objętości, nie wymagają praktycznie modyfikacji w nowych jednostkach, choć ostatecznie zależy to od typu turbiny. Dodatek do 50 proc., a nawet 70 proc. wodoru może oznaczać konieczność modyfikacji palnika oraz systemów sterowania w zakresie kontroli procesów spalania i bezpieczeństwa.

Zawartość wodoru powyżej 70 proc. w spalanym gazie wiąże się już z obowiązkowymi modyfikacjami, by zapewnić bezpieczne, stabilne i spełniające normy emisyjne spalanie.

Mieszanki są gotowe

General Electric podaje, że jego turbiny gazowe klasy F i E oraz Aeroderivative (turbiny gazowe pochodzenia lotniczego) pracowały przeszło 6 mln godzin na paliwach zawierających wodór. W większości był pozyskiwany jako produkt uboczny z zakładów przemysłowych, rafinerii i hut. GE opracował system spalania DLN 2.6e, który może działać na mieszance gazu ziemnego i 50 proc. (objętościowo) wodoru. Można go znaleźć w niektórych zastosowaniach w najnowszych i największych turbinach GE, takich jak HA. Docelowo turbina HA ma mieć możliwość spalania 100 proc. wodoru.

Zakłady, gdzie w turbinach GE spalany jest częściowo wodór, pracują na całym świecie. Przykładem może być południowokoreańska rafineria Daesan, gdzie ponad 20 lat turbina GE 6B pracuje spalając także gaz z domieszką od 70 do nawet 95 proc. wodoru.

Wodorowe imperium

Japoński MHPS (Mitsubish Hitachi Power System) ma największy udział w rynku turbin gazowych.  Japończycy z sukcesem przeprowadzili testy pracy turbin przy zawartości wodoru 30 proc. MHPS prowadzi obecnie pilotażowy projekt konwersji jednej z trzech jednostek w zakładzie Magnum w Holandii. Projekt w Groningen, w którym uczestniczą Nuon, Vattenfall, Equinor i Gasunie, obejmuje modyfikację turbiny gazowej M701F o mocy 440 MW.

W 2020 roku firma otrzymała również zamówienie od Intermountain Power Agency w Delta w stanie Utah na dwie turbiny gazowe JAC, które mogą wykorzystywać do 30 proc. paliwa wodorowego. Docelowo turbiny te mają być w stanie wykorzystywać w 100 proc. wodór.  MHPS rozwija tam również produkcję i magazynowanie wodoru z OZE w ramach projektu Advanced Clean Energy Storage (ACES).

Paul Browning, dyrektor generalny MHPS Americas stwierdził, że wraz z postępami prac, każda sprzedawana turbina gazowa MHPS  zyska pełną możliwość wykorzystania wodoru z OZE. Klienci mogą dziś zakupić elektrownię na gaz ziemny i z czasem przekształcić ją w magazyn energii z OZE.

Włosi także inwestują w wodór

Do grona firm, które chcą znaleźć się w pierwszym szeregu jeśli chodzi o rozwiązania wodorowe, planuje dołączyć Ansaldo Energia. Ten włoski producent turbin podpisał rok temu list intencyjny z norweskim Equinorem. Equinor będzie współfinansować testy  turbiny gazowej GT36 H Ansaldo, by sprawdzić czy może ona być zasilana wyłącznie wodorem. Głównymi celami jest obniżenie emisji tlenków azotu, wzmocnienie elastyczności operacyjnej i minimalizacja obniżania wartości znamionowych silnika przy bardzo wysokich zawartościach wodoru - podały firmy.

Do wodorowego wyścigu włączył się włoski operator przesyłu gazu Snam, który szacuje, że 70 proc.  jego rur jest w stanie przesyłać wodór. Snam testuje turbinę hybrydową do obsługi mieszanek wodoru do 10 proc. Współpracuje również z innym włoskim przedsiębiorstwem energetycznym - A2A, by zbadać możliwość konwersji jego elektrowni węglowych na spalanie gazu ziemnego, wodoru lub ich mieszanki.

Jeśli wodór to zielony

Wodór ma ogromną zaletę - reagując z tlenem uwalnia energię, a efektem spalania jest wyłącznie woda. Jest więc paliwem w pełni zeroemisyjnym. Ma też jednak swoje słabsze strony. Wiążą się one nie tylko z wyzwaniami technologicznymi, ale też z wysokimi kosztami produkcji i metodami pozyskiwania zielonego wodoru.

Obecnie ponad 90 proc. wodoru jest pozyskiwane z paliw kopalnych, a główną i najtańszą metodą jego produkcji jest reforming parowy. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej, około 2 proc. światowej produkcji jest wynikiem elektrolizy, a ułamek procenta pochodzi z elektrolizerów zasilanych energią z OZE.

Dostęp do dużych ilości zielonego wodoru to główne wyzwanie, na które wskazuje Jarosław Krotoski z Siemens Energy. Brak jest wielkoskalowych magazynów zielonego wodoru, nie ma też zielonego wodoru w rurociągach przesyłowych gazu. Krotoski jednak uważa, że zielony wodór, jako pozbawiony śladu węglowego nośnik energii, mimo wielu wyzwań jakie stoją przed tą technologią, będzie sukcesywnie zwiększał swój udział nie tylko w energetyce, ale także w innych sektorach gospodarki przyczyniając się do ich stopniowej dekarbonizacji.

Dlatego ważne będzie tworzenie nowych miejsc produkcji wodoru z OZE w elektrolizerach jak również stopniowe zwiększanie jego wykorzystania w wielu sektorach gospodarki. Należy podkreślić, że zarówno wodór jak i biometan będą odgrywały ważną rolę w dążeniu Polski do neutralności klimatycznej - wskazuje Krotoski.

Ale czy to się opłaca?

Jest jeszcze kwestia kosztów. Sama turbina gazowa nie wystarczy do osiągnięcia technologii spalania w 100 proc. opartej na wodorze. Mitsubishi Power ocenia, że turbina gazowa o mocy 500 MW i sprawności 60 proc. zużywałaby 1,4 tony wodoru na godzinę. Dlatego też konieczne jest zapewnienie pewnego źródła wodoru.

Na rynku amerykańskim gaz ziemny kosztuje od 2 do 3 dolarów za milion BTU i około dwa razy więcej w Europie, a wodór może kosztować od 10 do 60 dolarów za milion BTU, w zależności od tego, jak jest wytwarzany - wylicza GE.

Producenci wskazują, że turbina gazowa opalana wodorem prawdopodobnie wymagałaby elektrolizera i magazynowania "zielonego" wodoru na miejscu. To wymaga bardzo niskiego kosztu energii elektrycznej, czyli korzystania z nadwyżek energii z OZE, co nada sens ekonomiczny takim projektom. A ponieważ rozwój OZE postępuje bardzo szybko, to wiele osób z branży oraz organów regulacyjnych jest przekonanych, że wodór stanowi idealną odpowiedź na zagospodarowanie nadwyżek tej energii. Czy tak się stanie i w jakim tempie wodór będzie zastępował gaz ziemny - to okaże się w ciągu najbliższych lat.

źródło

Branża wodorowa ma generować 2,5 biliona dolarów przychodów do 2050 r., a tym samym - stać się jedną z najważniejszych w motoryzacji. Zespół z Instytutu Fraunhofera Produkcji Technologii i Zaawansowanych Materiałów IFAM w Niemczech opracował zaś nowy sposób wykorzystania wodoru, który może być wyjątkowo łatwy do aplikowania w mniejszych pojazdach. Łatwiejszy nawet niż obecne stacje benzynowe czy gniazdka z ładowaniem. Mowa o POWERPASTE, czyli... wodorowej paście.

Gdy w 2018 r. francuski startup Pragma Industries zaczął sprzedawać motorowery napędzane wodorem, projekt zbytnio się nie przyjął. Powód był prosty: cena 9 tys. dol. za rower i 36 tys. dol. za stację ładowania to było dużo nawet dla zamożnych osób. Wynalazek niemieckich naukowców: POWERPASTE, może to zmienić.

Pasta przechowywana jest w pojeździe w formie specjalnego wkładu, a gdy paliwo się skończy, użytkownik pojazdu musi tylko wymienić stary wkład na nowy - i napełnić zbiornik wodą.

Jak wyjaśnił dr Marcus Vogt z zespołu pracującego nad POWERPASTE, substancja ta przechowuje wodór za pomocą specjalnej formuły chemicznej, w pokojowej temperaturze, a potem uwalnia go pod wpływem ciśnienia na żądanie. Pasta znosi również wysokie temperatury, a więc kierowcy nie musieliby martwić się o pozostawienie pojazdu na słońcu.

Zarazem pasta niemieckich naukowców ma "ogromną gęstość energii", przekonuje dr Vogt. W porównaniu do baterii, gęstość pasty jest dziesięć razy większa. To zaś powoduje, że zasięgi oferowane pojazdom przez silnik napędzany pastą jest porównywalny - a może i większy - niż w przypadku baku z benzyną.

Według badaczy, pastę można by wykorzystać nie tylko w przypadku pojazdów lądowych, ale też np. dronów, które w ten sposób zyskałyby znacznie większe możliwości. Teraz Instytut buduje pilotażową fabrykę pasty w niemieckim mieście Brunszwik. Ma się ona otworzyć w 2021 r. i wytwarzać ok. 4 tony POWERPASTE rocznie.

Kolejne firmy i państwa pracują nad wodorem jako paliwem przyszłości
Projekt Niemców może być kolejnym krokiem do upowszechnienia wodoru jako paliwa. W Niemczech rozwijane są liczne technologie w tym zakresie - np. w 2018 r. w Dolnej Saksonii po torach pojechał pierwszy wodorowy pociąg. Inicjatywy z tej dziedziny są wspierane również przez najbogatszych - Jeff Bezos i Bill Gates zainwestowali obaj w startup ZeroAvia, który rozwija napędzane wodorem samoloty.

Swoje projekty wodorowe mają też np. Airbus, który pokazał samolot napędzany tym paliwem, czy Toyota, która pracuje nad autobusami korzystającymi z wodoru, a także w zakresie paliw wodorowych współpracuje z PGNiG czy Lotosem. Polska spółka gazowa wyda 31 mln zł na prace nad wodorem.

Również rząd Polski uważa wodór za paliwo przyszłości, o czym wspomina m.in. w strategii energetycznej do 2040 r. To plan zgodny z celami Unii Europejskiej, która również dostrzegła potencjał wodoru.

Pragniemy poinformować, że po raz kolejny firma BEST Systemy Grzewcze pozytywnie przeszła certyfikację w zakresie norm PN-EN ISO 9001:2015 i PN-EN ISO 3834-2:2007.

Zachowując najwyższe standardy zarządzania projektami i jakości wyrobu, jesteśmy w stanie sprostać najbardziej złożonym i wymagającym zadaniom.

Norma ISO 9001 zawiera wymagania dla systemu zarządzania jakością mającego zastosowanie dla każdej organizacji, niezależnie od jej wielkości i rodzaju, która potrzebuje wykazać zdolność do ciągłego dostarczania wyrobów zgodnych z wymaganiami klienta i mających zastosowanie przepisów oraz dążącej do zwiększenia zadowolenia klienta (według ISO 9001 wyrobem jest także usługa).

Norma ISO 3834 – „Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych” składa się z pięciu części. ISO 3834-1 odnosi się do kryteriów wyboru odpowiedniego poziomu wymagań jakości, ISO 3834-2 – dotyczy pełnych wymagań jakości, ISO 3834-3-standardowych, a ISO 3834-4 – podstawowych. W części piątej (ISO 3834-5) z kolei wyszczególniono dokumenty, których wymagania powinny być spełnione w celu potwierdzenia zgodności z wymaganiami jakości według części 2, 3 lub 4 standardu. Procesy związane ze spawaniem mają znaczny wpływ na jakość szerokiego zakresu wyrobów – od wyposażenia domowego, poprzez środki transportu, aż do skomplikowanych konstrukcji metalowych, takich jak np. mosty. Wyroby tego typu powinny być wykonane z niezwykłą precyzją, dlatego tak ważne jest zapewnienie nadzoru nad ich jakością już od fazy projektowania. Jest to istotne zwłaszcza z uwagi na specyfikę samego spawania – niemożliwe jest bowiem sprawdzenie jego jakości bez niszczenia wyrobu, a zaawansowane badania nieniszczące z kolei nie poprawią już jakości osiągniętych wyników.

Zapraszamy do sekcji Certyfikaty.

Kongres MEATing 2021 ONLINE coraz bliżej, a my zapraszamy Was już teraz na nasze wirtualne konferencyjne stoisko, gdzie znajdziecie więcej informacji o naszej firmie oraz możecie porozmawiać z naszymi ekspertami.

Więcej pod linkiem: STOISKO BEST

Jeszcze w tym miesiącu z Esrange w Szwecji wystartuje rakieta Texus, która przeleci około 260 km i spadnie z powrotem na Ziemię po pobycie przez sześć minut w stanie nieważkości. Jest to eksperyment naukowców z ESA. Ich cel? Spalanie sproszkowanego metalu, aby przetestować nowy rodzaj paliwa.

Tak zwane spalanie dyskretne (ang. discrete burning) występuje, gdy kawałek paliwa zapala się i spala całkowicie z powodu ciepła wytwarzanego przez inne elementy paliwowe wokół niego. W przeciwieństwie do tradycyjnego spalania, w którym paliwo spala się w sposób ciągły, dyskretne spalanie rozprzestrzenia zapłon, przeskakując z jednego źródła paliwa do drugiego. Istnieje bardzo niewiele przykładów spalania dyskretnego na Ziemi, ale jednym z nich są zimne ognie powszechnie zapalane w sylwestrowy wieczór.

Innym przykładem są pożary lasów, w których drzewa palą się pojedynczo, a kolejne drzewo płonie tylko wtedy, gdy ciepło ze spalania drzew wokół niego osiągnie temperaturę niezbędną do zapłonu.

Dyskretna moc proszku metalowego

Większość transportu opiera się obecnie na benzynie i oleju, ponieważ mają one szczególnie wysoką gęstość energii. „Pomimo całego postępu w dziedzinie samochodów elektrycznych, efektywność energetyczna w porównaniu z tradycyjnym samochodem benzynowym jest stukrotnie mniejsza” - mówi Antonio Verga z ESA, który prowadzi eksperymenty z rakietami sondującymi - „jeśli chcemy utrzymać zasięg i dostępność transportu drogowego, musimy poszukać alternatyw ”.

Metale mają wysoką gęstość energii, ale nie zapalają się łatwo, chyba że w postaci proszku, kiedy ulegają zdyskretyzowanemu zapłonowi. „Musimy znaleźć idealną mieszankę tlenu i sproszkowanego metalu, a także idealną wielkość cząstki pyłu metalowego, aby stworzyć najlepsze warunki do spalania” - wyjaśnia Antonio - „w tym miejscu pojawia się eksperyment Perwaves, który rozpocznie się w tym miesiącu”.

Podpalając metalowy proszek podczas lotu poza granice naszej atmosfery, naukowcy mogą zbadać, jak spala się on w komorze z równomiernie rozmieszczonym sproszkowanym metalem zawieszonym w stanie nieważkości. Nie jest to możliwe na Ziemi, ponieważ proszek zbija się w klastry pod wpływem grawitacji.

Zapraszamy na Kongres MEATing 2021 ONLINE, gdzie 26.01.2021 o godzinie 11:15 Prezes Mariusz Koba wygłosi swoją prezentację.

Tematem wystąpienia będą zagadnienia związane z odzyskiem chłodu w procesie regazyfikacji z LNG i wykorzystanie go w produkcji wody lodowej oraz jako wsparcie chłodzenia układów freonowych.

Przedsiębiorca. Od początku swojej działalności związany z branżą energetyczną.

W 2009 roku po uzyskaniu koncesji URE na obrót paliwami ciekłymi i nawiązaniu współpracy z PGNiG Odolanów, rozpoczął dystrybucję LNG poprzez sieć własnych stacji regazyfikacji.

Od 2013 roku Prezes nowo powstałej spółki BEST Systemy Grzewcze sp. z o. o., w której realizowane są projekty od studiów wykonalności po montaż i sporządzenie dokumentacji powykonawczej. Dynamicznie rozwijająca się firma działa w bardzo szerokim zakresie branż.

W 2014 r. Wykonał, opatentował i wdrożył do eksploatacji wymiennik chłodu w instalacji LNG.

W 2018 r. Zrealizował przy współudziale PORT sp. z o.o. budowę prototypu urządzenia laserowego służącego do detekcji metanu, nad którym nadal są prowadzone prace.

Zdobywanie wiedzy w nowych obszarach jest jego siłą napędową do realizacji dalekosiężnych planów oraz zdobywania interdyscyplinarnego doświadczenia w różnych branżach. Jego pasja poszukiwania innowacyjnych rozwiązań energetycznych i zrównoważonych produktów jest znakomitym wspólnym mianownikiem dla wszystkich poczynań biznesowych firmy BEST.