Slider Altına

Daha Uygun Fiyatla Hidrojen Eldesi için Yeşil Elektrik

10 Mayıs 2019 Dergi:

Ticari enerji-gaz tesisinde optimize edilmiş elektrolizörlü ve çalışan araştırma platformu

Yeşil elektrik kaynaklı hidrojen, ulaştırma sektöründeki yenilenebilir enerji sektörünün payını artırabilir ve partikül madde ile azot oksit emisyonlarını azaltabilir. Ancak yeşil gaz üretimi hala çok pahalı. Güneş Enerjisi ve Hidrojen Araştırmaları Merkezi Baden-Württemberg (ZSW) ve ortakları kısa bir süre önce araştırma platformlarında maliyetleri düşürmeye yardımcı olabilecek bir seçeneği test etti. 2019 yılının başlarında, bu konsorsiyum, güney Alman kasabası Grenzach-Wyhlen'de bulunan ticari bir gaz üretim tesisinde deneme amaçlı bir araştırma elektrolizörü kullandı. İyi performans alındı. Yeni elektrot kaplamaları sayesinde, bilim adamları, tesisin endüstriyel ekipmanlarına %20 daha iyi performans kazandırarak güç yoğunluğunu artırmayı başardılar. Araştırma elektrolizörü sadece birkaç parçadan oluşuyor ve seri üretime daha uygun. Bu gelişme elektrolizörlerin maliyetini düşürebilir. Araştırmacılar şimdi kanıtlanmış elektrot kaplamanın mukavemetini araştırıyor.

Fosil yakıtların kademeli olarak elektrik santrallerinde yenilenebilir enerji kaynakları ile değiştirilmesi bir başlangıç ancak bunun ulaşım ve binalar alanında da yaygınlaşması gerekiyor. Hidrojen, bu geçiş için mükemmel bir yol sunar. Bu gaz halindeki enerji taşıyıcısı, diğer sektörlerin kullanması için fazla yeşil elektriği sağlayabilir. Almanya’nın ulaşım ve ısınmadaki fosil yakıtları terk ediş süreci yavaşlamaya başladı; hidrojen, yeniden ivme kazandırabilir.

Aynı ekolojik ayak izi, daha güçlü yeni elektrolizör

Elektroliz tesisleri, suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için elektrik kullanır. Bu yöntemle, yeşil hidrojen gazının rekabetçi bir fiyatla elde edilmesi mümkün görünmemektedir. Maliyetleri düşürmek isteyen ZSW araştırmacıları ile bilim ve endüstri ortakları, Yukarı Ren Nehri'ndeki endüstriyel  1 MW’lık tesiste bir araştırma platformu oluşturdu. En büyük hedefleri iklim dostu bir adım atarak enerji eldesi.

ZSW Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Süreçleri Bölüm Başkanı Dr. Michael Specht, “Katılan şirketler ve kurumlar, bu araştırma tesisinde gerçek bir ortamda bileşenleri test edebilir ve optimize edebilir. Örneğin, Ocak ayından bu yana gerçek dünya koşullarında 300 kilowatt'a kadar çıktılı alkalin basıncı optimize edilmiş bir elektroliz tesisini test ettik. Yeni geliştirilen daha ucuz elektrotlar, daha basit bir tasarıma sahip” diyor. Bu projenin paydaşları ayrıca maliyet ve verimlilik potansiyellerini göz önünde bulundurarak kompresörleri, elektrik akamı redresörlerini ve basınçlı kapları da analiz etmeyi hedefliyor. Gelecek vaat eden fikirleri ürünlere dönüştürmeyi umuyorlar.

Bu araştırmada ilk denemede ele alınan elektrolizör projesi başarıya ulaştı. Proje ortakları ZSW ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), yeni elektrot kaplamaları kullanarak güç yoğunluğunda yüzde 20 artış sağladı. Bu yöntemin kullanıldığı tesis, aynı büyüklükte ve aynı enerji tüketimi olan bir tesisten beşte bir oranında daha fazla hidrojen üretebilir. Başka bir deyişle, yeni elektrolizör daha az alan ve malzeme kullanarak aynı performansı yakalayabilir. Ancak, araştırmacılar henüz gelişmiş elektrot kaplamanın dayanıklılığını kanıtlamaya çalışıyor.

Elektrolizörlerin fiyat etiketi de büyüklüklerine bağlıdır. Yenilenebilir elektriği dönüştürme maliyetinin aslan payını- yüzde 40 civarında – hesaba katınca, hidrojen fiyatı otomatik olarak yükselir. Araştırma ve geliştirme, elektroliz tesisleri üreticileri için önemli bir maliyet noktasıdır, bu nedenle düşük Ar-Ge maliyetleri de bu teknolojinin benimsenmesini sağlayabilir.

Bu araştırma girişimi Kasım 2018'de başlatılan “Power-to-Gas Baden-Württemberg” adındaki projesinin bir parçasıdır. Enerji şirketi Energiedienst AG, Almanya’nın Baden bölgesinin güneyinde Wyhlen'de endüstriyel ölçekte hidrojen üretmek için bir elektroliz tesisini işletmeyi amaçlamaktadır. Kasım 2018'den bu yana deneme bazında çalışan ve işletilen ticari tesis, artık günde yaklaşık bir metrik ton hidrojen üretebiliyor ki bu miktar, 1.000 adet yakıt hücreli aracın günlük ortalama kullanımına yeterli yakıt demektir. ZSW bilim adamlarının tesisi ve bu tesis, gerçek koşullar altında çalıştırarak araştırmalar sürdürülüyor. Ren Nehri üzerindeki komşu bir hidroelektrik santrali her iki tesis için de elektrik sağlıyor. İki elektroliz ünitesi suyu hidrojene dönüştürdüğünde verimleri birleştirilip kullanım noktasına taşınıyor.

İzleme devam ediyor

ZSW tarafından koordine edilen bu projede, bilim adamlarının canlı veri gözetimi içerecek biçimde her iki tesisi de izlemelerini istiyor. İzleme Ocak ayında başladı. Bu yılın sonuna kadar, araştırmacılar yaklaşık 4.000 çalışma saatinde oluşturulan verileri inceledi. Ulaşımın geleceği odaklı bu projede sanayi şirketleri ve araştırma kurumları da yer alıyor. 11 ortak, bilimsel topluluğun üç temsilcisiyle projeye dahil. Baden-Württemberg eyaleti projeye 4.5 milyon € ile finansman sağlıyor.

Zentrum für Sonnenenergie ve Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (Güneş Enerjisi ve Hidrojen Araştırma Merkezi, Baden-Württemberg, ZSW), fotovoltaik, yenilenebilir yakıtlar, batarya teknolojisi, yakıt hücreleri ve alanlarında uygulamalı araştırmalar yapan lider kuruluşlardan biri. Bünyesinde; Stuttgart, Ulm ve Widderstall'deki ZSW’nin üç lokasyonunda çalışan yaklaşık 260 bilim adamı, mühendis ve teknisyen, 90 araştırmacı ve asistan bulunuyor.