W skrócie
- Demonstracyjny dom w Kalifornii pokazuje, jak można produkować i magazynować wodór obok energii odnawialnej i korzystać z niego jako dodatku do gazu ziemnego.
- System oparty na panelach fotowoltaicznych, akumulatorach, elektrolizerze i ogniwie paliwowym tworzy samowystarczalną mikrosieć, pozwalającą na długoterminowe magazynowanie energii i jej ponowne wykorzystanie.
- W ramach projektu testuje się także możliwość wykorzystania mieszanki wodoru i gazu ziemnego w istniejącej infrastrukturze, co mogłoby ograniczyć zużycie paliw kopalnych bez wymiany całych sieci.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Jednym z największych problemów odnawialnych źródeł energii pozostaje magazynowanie nadwyżek prądu. Panele fotowoltaiczne produkują energię tylko wtedy, gdy świeci słońce, a turbiny wiatrowe wtedy, gdy wieje wiatr. Baterie dobrze sprawdzają się przez kilka godzin, ale znacznie trudniej przechowywać energię przez wiele dni lub tygodni. Dlatego część naukowców i firm energetycznych wiąże duże nadzieje z wodorem.
Takie rozwiązanie testowane jest w demonstracyjnym domu należącym do SoCalGas w kalifornijskim Downey. Budynek korzysta z energii słonecznej, własnej mikrosieci oraz instalacji produkującej wodór. Ma pokazać, jak w przyszłości mogłyby współpracować odnawialne źródła energii, magazyny energii i istniejąca infrastruktura gazowa.
Dom powstał z sześciu modułów kontenerowych i uzyskał certyfikat LEED Platinum. Jest wyposażony w panele fotowoltaiczne, akumulatory litowo-jonowe, elektrolizer, zbiornik wodoru oraz ogniwo paliwowe. Cały system działa jako zamknięta mikrosieć zdolna do samodzielnego zarządzania produkcją i magazynowaniem energii.
Jak działa dom z własną produkcją wodoru
Energia elektryczna z paneli słonecznych trafia najpierw do akumulatorów. Jeśli produkcja przewyższa bieżące zapotrzebowanie, nadwyżka zasila elektrolizer rozdzielający wodę na tlen i wodór. Tlen trafia do atmosfery, natomiast wodór jest magazynowany w zbiorniku o pojemności 10 kilogramów. W razie potrzeby może zostać wykorzystany w ogniwie paliwowym do ponownego wytworzenia energii elektrycznej.
W demonstracyjnym domu wodór służy także jako dodatek do gazu ziemnego. Mieszanka zawierająca 20 proc. wodoru zasila kuchenkę, suszarkę do ubrań, kominki i grill. Celem nie jest całkowite zastąpienie gazu, lecz sprawdzenie, czy istniejące urządzenia i sieci mogą bezpiecznie pracować przy częściowym udziale wodoru.
Instalacja wyposażona jest w systemy wykrywania wycieków oraz automatycznego nadzoru. Co 10 sekund kontrolowane jest stężenie wodoru w mieszance gazowej. Jeżeli odbiega ono od zaprogramowanej wartości, system wyłącza się automatycznie.
Zwolennicy wodoru wskazują na magazynowanie energii
Jednym z argumentów za wykorzystaniem wodoru jest możliwość bardzo długiego przechowywania energii. "Nie ma nic złego w bateriach, baterie są świetne i ich potrzebujemy, nawet tutaj w naszej mikrosieci. Ale megawat energii zgromadzonej w bateriach zajmuje ogromną ilość miejsca" - mówi Jennifer Medina, główna inżynier ds. rozwoju technologii w SoCalGas. Dodaje, że w przeciwieństwie do akumulatorów wodór może być przechowywany przez dni, tygodnie, miesiące, a nawet lata bez utraty zgromadzonej energii.
Podobnego zdania jest prof. Jack Brouwer z UC Irvine. Jak podkreśla, sama energia słoneczna i wiatrowa nie wystarczy do stworzenia stabilnego systemu energetycznego. "Nie będzie to możliwe wyłącznie dzięki energii wiatrowej i słonecznej. Będziemy potrzebowali długoterminowego magazynowania energii oraz paliwa dostarczanego do elektrowni wtedy, gdy słońce nie świeci, a wiatr nie wieje" - mówi.
Według naukowca odnawialny wodór może znaleźć zastosowanie również tam, gdzie elektryfikacja jest trudniejsza, między innymi w przemyśle ciężkim, żegludze, lotnictwie oraz transporcie ciężkim.
Czy wodór trafi do istniejących sieci gazowych?
Demonstracyjny dom jest elementem szerszego projektu przygotowywanego wspólnie przez SoCalGas i Uniwersytet Kalifornijski w Irvine. Zakłada on wykorzystanie mieszanki wodoru i gazu ziemnego w zamkniętym systemie zasilającym centrum rekreacyjne uczelni. Projekt czeka obecnie na decyzję kalifornijskiego regulatora energetycznego. Jego celem jest sprawdzenie, czy podobne rozwiązania mogłyby w przyszłości zostać wykorzystane również w większych sieciach gazowych, ograniczając zużycie paliw kopalnych bez konieczności natychmiastowej wymiany całej infrastruktury.
