Produkcja wodoru - spojrzenie na produkcję.

Wodór jest uważany za nośnik energii przyszłości, zwłaszcza jeśli jest produkowany z odnawialnej energii elektrycznej. Jednak inne metody produkcji wciąż mają miejsce w skali globalnej. Niezależnie od tego, jak neutralne dla klimatu są te metody i jaki kolor ma wodór po wyprodukowaniu, jego właściwości chemiczne są takie same.

Producenci wodoru mogą stosować szereg metod produkcji na skalę przemysłową. W zależności od procesu produkcyjnego i energii zużywanej do produkcji, wodorowi przypisywane są różne kolory, które odnoszą się do wpływu danej metody produkcji na klimat.

Zielony wodór jest produkowany w procesie elektrolizy wody, przy użyciu wyłącznie energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł energii (takich jak energia słoneczna i wiatrowa). Niezależnie od zastosowanej technologii elektrolizy, produkcja zielonego wodoru jest całkowicie wolna od emisji dwutlenku węgla. Metoda produkcji jest więc neutralna dla klimatu.

Szary wodór jest produkowany z paliw kopalnych poprzez reforming parowy. CO2 uwalniany do atmosfery podczas tego procesu przyczynia się do efektu cieplarnianego. Przy produkcji jednej tony wodoru powstaje około dziesięciu ton CO2.

Niebieski wodór jest produkowany w taki sam sposób jak szary wodór. Jednakże wytworzony CO2 jest wychwytywany i trwale składowany. Technologia ta znana jest pod nazwą wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS). Dzięki tej technologii, CO2 wytwarzany podczas reformingu parowego nie przedostaje się do atmosfery. Dlatego też metoda ta jest neutralna dla klimatu. Długofalowe skutki składowania dwutlenku węgla nie są jeszcze znane.

Turkusowy wodór jest produkowany poprzez termiczne krakowanie metanu (piroliza metanu). W procesie tym powstaje węgiel w postaci stałej. Aby wodór turkusowy był neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, ciepło dostarczane do reaktora wysokotemperaturowego musi pochodzić z odnawialnych źródeł energii, a węgiel musi pozostać trwale sekwestrowany.

Ponieważ wodór występuje w przyrodzie wyłącznie w postaci związków chemicznych, musi zostać oddzielony od bogatych w wodór materiałów źródłowych przy użyciu energii jako katalizatora. Tymi materiałami źródłowymi mogą być gaz ziemny i inne węglowodory, takie jak ropa naftowa, biomasa, oczywiście woda i inne związki zawierające wodór. Energia elektryczna, chemiczna lub cieplna jest następnie wykorzystywana do oddzielenia składników tych substancji w celu uzyskania czystego wodoru.

Zasada działania elektrolizy jest prosta. Poprzez przyłożenie napięcia elektrycznego do elektrolizera, woda (H2O) zostaje rozdzielona na dwa składniki: wodór (H2) i tlen (O2). Oto jak to działa:

• W swojej najbardziej podstawowej formie, elektrolizer zawiera katodę (ładunek ujemny), anodę (ładunek dodatni) i membranę.
• W skład całego systemu wchodzą również pompy, odpowietrzniki, zbiorniki magazynowe, zasilanie, separator i inne elementy.
• Prąd elektryczny przepływa przez anodę i katodę oraz membranę protonowymienną (PEM), powodując rozszczepienie wody na jej składniki: wodór i tlen.
• Cząsteczki wodoru są wychwytywane i gromadzone.

Wodór wyprodukowany w procesie elektrolizy może być również przekształcony w metan w kolejnym etapie procesu (CCU: Carbon Capture and Utilization). Taki metan może zostać wprowadzony do sieci gazowej i przetransportowany do odbiorców. Alternatywnie może być on przechowywany w magazynach gazu. Przy produkcji syntetycznego metanu (SNG) produktami ubocznymi są woda i ciepło.

Prawie połowa produkowanego obecnie wodoru jest nadal wytwarzana przy użyciu konwencjonalnej metody reformingu parowego gazu ziemnego. Metoda ta wykorzystuje parę wodną do rozdzielenia gazu ziemnego na wodór i dwutlenek węgla (CO2). Powstały w ten sposób CO2 może być składowany (CCS: Carbon Capture and Storage) lub wykorzystywany w dalszych procesach przemysłowych (CCU: Carbon Capture and Utilization).

Piroliza metanu jest zasadniczo nową technologią, która rozdziela gaz ziemny lub biometan bezpośrednio na wodór i węgiel stały w reaktorze wysokotemperaturowym. Metoda ta wymaga w porównaniu z innymi niewielkiego zużycia energii. Powstały w ten sposób węgiel, związany w postaci stałej, może być następnie dalej przetwarzany na skalę przemysłową. W procesie tym można również wykorzystać biomasę jako materiał źródłowy. A jeśli jest on zasilany energią elektryczną pochodzącą z odnawialnych źródeł energii, nie powstają żadne gazy cieplarniane.

Technologie power-to-x są ściśle związane z metodą produkcji wodoru. Technologie te określają koncepcje energetyczne, które będą odgrywać trwałą rolę w przyszłości:

• Procesy power-to-x przetwarzają energię elektryczną, wodę i CO2 na inne produkty.
• Power-to-gas wytwarza substancje gazowe, takie jak wodór lub metan.
• Power-to-chem produkuje chemikalia dla przetwórstwa przemysłowego.
• Power-to-fuel produkuje paliwa syntetyczne (tzw. e-paliwa).

Produkcja paliw gazowych lub płynnych składa się zatem z dwóch łańcuchów produkcyjnych: produkcji wodoru (power-to-gas) i produkcji metanu (power-to-liquid).

Jako operator instalacji energii odnawialnej, dostawca energii, operator sieci gazowej, dystrybutor gazu, producent instalacji lub operator instalacji do przetwarzania biomasy itp. możesz w znacznym stopniu skorzystać z potencjału wodoru. Nasi doświadczeni eksperci będą wspierać Cię w pokonywaniu wielu wyzwań:

• Rozwój i tworzenie nowych modeli biznesowych
• Wybór technologii, opcje finansowania i kalkulacja opłacalności
• Kwalifikacje personelu w zakresie bezpiecznego obchodzenia się z wodorem
• Oceny cyklu życia i certyfikaty dotyczące śladu CO2 i zielonego wodoru
• Nadzór nad budową nowych zakładów produkcji wodoru
• Badania odbiorcze, oceny zgodności i badania typu instalacji do produkcji wodoru
• Homologacje dla systemów zasilania gazem
• Dowód wydajności dla gwarancji wydajności i gwarancji współczynnika wykorzystania
• Certyfikacja "Zielony Wodór"