Zelený vodík ako maják nádeje

Vodík je k dispozícii v dostatočnom množstve a všade, väčšinou sa však vyskytuje vo viazanej forme. Preto je jeho výroba nákladná a energeticky extrémne náročná. Veľmi častým spôsobom jeho výroby je elektrolýza. Pomocou elektrického prúdu sa voda štiepi na vodík a kyslík. Ak táto elektrina pochádza výlučne z obnoviteľných zdrojov, ako je veterná alebo slnečná energia, označujeme tento produkt ako zelený vodík.

Na ceste za klimaticky neutrálnou spoločnosťou sa v posledných rokoch vodík opäť stal stredobodom pozornosti aj napriek relatívne vysokým nákladom. Najnovší vývoj, ktorý vpred ženú vizionárski priekopníci s podporou politikov, je navyše prísľubom skutočného prelomu. Jedným z kľúčových aktérov je thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH (tkUCE) – spoločný podnik spoločností thyssenkrupp Industrial Solutions AG a Industrie De Nora. Medzi kľúčové oblasti spoločnosti patrí vývoj inovatívnych procesov elektrolýzy na výrobu vodíka.

„Vodík ako ekologický nosič energie má veľký potenciál. Jeho nákladnosť je iba relatívna. Vždy by bolo lacnejšie ťažiť ropu alebo plyn, ale ropa ani plyn nezaplatia za škody, ktoré spôsobujú na životnom prostredí. Ak by to tak bolo, boli by odrazu oveľa nákladnejšie, no naďalej deštruktívne. Vodík je preto oveľa ekologickejším riešením pre našu planétu.“

- Carsten Reuter, Alfa Laval Mid Europe Key Account Manager a Patrice Bourrier, Sales Developer Hydrogen spoločnosti Alfa Laval

Aby sa zabránilo emisiám CO₂, spoločnosť thyssenkrupp od roku 2019 vo svojom závode v Duisburgu odskúšala použitie vodíka v procese výroby ocele. Jediný pozostatok z tohto procesu: jednoduchá vodná para. Od roku 2016 sa na tom istom mieste nachádza pilotné a testovacie zariadenie na elektrolýzu alkalickej vody (AWE) vyvinuté spoločnosťou thyssenkrupp UCE na základe chlór-alkalickej elektrolýzy. Tento pilotný elektrolyzér bol vybudovaný ako súčasť výskumného projektu Carbon2Chem®. Projekt, ktorý je financovaný nemeckou vládou, využíva metalurgické plyny produkované pri výrobe ocele na výrobu chemikálií, a tým znižuje emisie CO₂ pri výrobe ocele aj pri chemickej výrobe.

Mnoho tvárí vodíka

Vodík ako palivo

Vodík pri spaľovaní nezanecháva žiadne výfukové plyny. Vďaka tomu je plyn ideálnou náhradou za uhlie, ropu a zemný plyn v doprave a priemysle. V stlačenej forme má vysokú energetickú hustotu, preto je vhodný na pohon v cestnej, lodnej aj leteckej diaľkovej doprave. Na tento účel sa môže v palivovom článku buď spáliť, alebo sa môže premeniť na elektrinu. Batérie, ktoré sa používajú v elektromobiloch, sú skôr nevhodné pre veľké vzdialenosti. Sú príliš ťažké a zaberajú príliš veľa miesta.

Vodík ako zásobník energie

Čím viac obnoviteľnej energie používame, tým dôležitejšie je vyrovnať sa s výkyvmi v jej dostupnosti. Vodík je molekula, ktorú je možné prepravovať a skladovať na celom svete – úplne nezávisle od toho, kedy a kde je obnoviteľný zdroj energie k dispozícii.

Amoniak vyrobený so zeleným vodíkom

Amoniak je nielen jednou z najčastejšie vyrábaných chemikálií, ale je vhodný aj na skladovanie energie. Ak sa vodík potrebný na jeho výrobu vyrába výlučne pomocou zelenej elektriny a v ďalšom procese sa používajú iba obnoviteľné druhy energie, ide o zelený amoniak. Amoniak má výrazne vyššiu energetickú hustotu ako vodík, a preto sa ešte ľahšie prepravuje a skladuje.

Vodík na výrobu metanolu

CO2 je možné premeniť aj na metanol reakciou s vodíkom. Výhoda: metanol je základným stavebným prvkom mnohých chemikálií každodennej spotreby a podobne ako amoniak sa ľahko skladuje a prepravuje.

Elektrolýza vyžaduje chladenie a kondenzáciu. Je potrebné zohľadniť rôzne materiály a požiadavky na tlak, teplotu a odolnosť. Napríklad vodík je mimoriadne horľavý a pri správnych podmienkach reaguje prudko pri kontakte so vzduchom alebo kyslíkom. V prípade vody však hlavnú úlohu zohrávajú možnosti čistenia v závislosti od kvality chladiacej vody. Existuje veľa zložitých výziev, pretože musíme zohľadniť napríklad aj to, ktoré tesnenie je najlepšie, ktorý materiál spĺňa všetky požiadavky, ako je možné najlepšie kontrolovať znečistenie a ako možno optimálne využiť obmedzený priestor na inštaláciu? Tu vstupujú do hry odborné skúsenosti spoločnosti Alfa Laval.

Medzi hlavné úlohy výmenníkov tepla od spoločnosti Alfa Laval patrí chladenie vodíka, kyslíka a katolytu. Okrem toho kondenzujú vlhkosť z vodíka aj kyslíka. Obe látky sa teda napokon môžu použiť.

„Spoločnosť Alfa Laval už dlho poznáme ako spoľahlivého a kompetentného partnera pre všetky naše technologické oblasti. V spoločnosti Alfa Laval sa stretávame s odborníkmi, s ktorými sa môžeme otvorene porozprávať. Intenzívne sa zaoberajú našimi problémami a spolupracujú s nami pri hľadaní najlepšieho riešenia. Alfa Laval preto pre nás nie je len dodávateľom vybavenia, ale aj partnerom a vývojárom.“

- Stephan Liebscher, Supply Chain Manager Green Hydrogen v spoločnosti thyssenkrupp UCE