Zastosowania wodoru są tak różnorodne, jak sam pierwiastek. Wodór od dawna jest wykorzystywany w przemyśle, na przykład do produkcji nawozów i rafinacji oleju mineralnego. Wodór jako nośnik energii może zaoferować wiele ciekawych rozwiązań dla realizacji transformacji energetycznej. W tym artykule podsumowaliśmy różne zastosowania zielonego wodoru.
Gdzie wykorzystuje się zielony wodór?
Wodór jest wszechstronnym pierwiastkiem, który może tworzyć związki z wieloma innymi substancjami. Nowe procesy produkcji zielonego wodoru, tj. wodoru całkowicie wolnego od CO₂, otwierają nowe możliwości wykorzystania zielonego wodoru w różnych sektorach przemysłu energetycznego jako przyjaznej dla klimatu i przyszłościowej alternatywy oraz przyspieszenia transformacji energetycznej.
Zielony wodór produkowany jest w procesie tzw. elektrolizy. Woda jest rozkładana na swoje składniki tlen i wodór za pomocą energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł energii. Ponieważ wodór jest wydajnym nośnikiem energii, proces elektrolizy może być również wykorzystywany do pośredniego magazynowania energii elektrycznej, a następnie przekształcania jej z powrotem w energię elektryczną. Zielony wodór ma więc zaletę nad innymi odnawialnymi źródłami energii, które podlegają sezonowym wahaniom, tak że w pewnych okresach produkuje się więcej energii elektrycznej, niż można wykorzystać, a w innych okresach dostępna jest bardzo mała ilość energii elektrycznej.
„Zielona” mobilność dzięki wodorowi
W sektorze mobilności coraz ważniejsze staje się odejście od paliw kopalnych, na przykład w postaci benzyny i oleju napędowego. Pojazdy elektryczne na baterie są już powszechnie dostępne na drogach. Jednak ciężkie pojazdy, takie jak w szczególności ciężarówki i pojazdy transportowe, zużywają bardzo dużo energii na długich dystansach. Zasilane wodorem ogniwo paliwowe o dużym zasięgu może stanowić alternatywę dla akumulatora. W ogniwie paliwowym, tlen i wodór łączą się i produkują energię i wodę. Pojazdy z ogniwami paliwowymi mogą być tankowane wodorem na specjalnych stacjach benzynowych: ich czas tankowania jest szybki, co stanowi kolejną przewagę nad akumulatorami elektrycznymi. Jednak tworzenie stacji tankowania wodoru jest w raczkującej fazie.
Zielony wodór w gospodarce przyjaznej dla klimatu
Duża część przemysłu nadal wykorzystuje paliwa kopalne i emituje duże ilości CO2. Przejście na procesy sterowane elektrycznie nie zawsze jest możliwe. Z kolei zastosowanie zielonego wodoru może zastąpić gaz ziemny i przynieść ogromne oszczędności w zakresie emisji gazów cieplarnianych. Na drodze do przemysłu neutralnego dla klimatu, zielony wodór może wnieść decydujący wkład na wielu płaszczyznach. Rozwój kompleksowej gospodarki wodorowej stworzy liczne miejsca pracy w przyszłości. Już powstał centralny klaster wodorowy, który oferuje miejsca pracy i rozwija tę technologię.
Zrównoważone ogrzewanie z wykorzystaniem wodoru
Magazynowanie i konwersja wodoru za pomocą elektrolizy oferuje również potencjał dla sektora grzewczego i ciepłowniczego. Kiedy wodór jest przekształcany w energię, powstaje nie tylko woda, ale także duża ilość ciepła. W perspektywie można to wykorzystać także do ogrzewania budynków. Zakłady wytwarzające ciepło w sieci ciepłowniczej i lokalnej mogłyby być również neutralne klimatycznie dzięki eksploatacji zielonego wodoru, ale musiałyby zostać technicznie przekształcone.
Wodór w ogniwach paliwowych (Fuel Cells)
Ogniwa paliwowe to urządzenia elektrochemiczne, które przekształcają paliwo, w tym przypadku wodór, w energię elektryczną przy minimalnym wpływie na środowisko i bardzo wysokiej sprawności, ponieważ w przeciwieństwie do urządzeń termicznych ich wydajność nie zależy od ograniczenia narzuconego przez cykl Carnota. Istnieje kilka rodzajów ogniw paliwowych, w zależności od właściwości elektrolitu i katalizatora, które wykorzystują, ich wielkości i temperatury pracy. Baterie generujące prąd w wysokiej temperaturze są najbardziej odpowiednie do zastosowań stacjonarnych, ponieważ są ciężkie i mają dużą bezwładność, ale z drugiej strony mają wyższą sprawność i dłuższą żywotność. Z drugiej strony są mniejsze, szybko działające baterie: ten typ jest skierowany do sektorów takich jak transport, gdzie bardziej cenione są lekkość i kompaktowość. Przykładem tego typu jest akumulator wykorzystujący elektrolit PEM (Proton Exchange Membrane).