Specjalistka ds. wodoru

Osoby, które chcą przyczynić się do transformacji energetycznej i w ten sposób przeciwdziałać kryzysowi klimatycznemu: przedstawiamy ludzi, którzy swoimi pomysłami i zaangażowaniem przyspieszają rozwój energii odnawialnych w Niemczech i na świecie.

„Zawsze mówię: jest wiele modułów i rozwiązań, których potrzebujemy do udanej transformacji energetycznej. Droga jest więc zawsze kolorowa, a wspólny cel – zielony” – wyjaśnia Ulrike Beyer. W tym czasie inżynier bierze do ręki metalową płytkę bipolarną, która właśnie przeszła między dwoma rolkami obracającymi się w przeciwnych kierunkach. Dyrektor Referenzfabrik.H2 przy Instytucie Fraunhofera ds. obrabiarek i obróbki plastycznej (IWU) w Chemnitz stoi w hali produkcyjnej. Wokół niej trzymetrowe prasy mechaniczne, przemysłowe drukarki 3D, rolki, roboty do dużych obciążeń. Cel Ulrike Beyer: produkcja systemów wodorowych przyszłości w sposób opłacalny, solidny i neutralny dla klimatu.

Transformacja energetyczna idzie pełną parą, a zielony wodór odgrywa coraz ważniejszą rolę. Nośnik energii o wszechstronnym zastosowaniu jest uznawany za centralny moduł redukcji emisji CO₂. Ale jak produkowany jest zielony wodór i w jaki sposób można go wykorzystać? Doktor inżynier Ulrike Beyer ma kilka pomysłów: „Wodór jest tak zwanym dobrym kumplem energii odnawialnych”. Dzięki wodorowi można konserwować i transportować energie odnawialne. „To tak jak z serem, dzięki któremu świeże mleko staje się trwałe”. Są regiony w Niemczech i na świecie posiadające predyspozycje do pozyskiwania energii odnawialnych: z wiatru, słońca, wody. Często jednak regiony te nie pokrywają się z tymi, które potrzebują energii w dużych ilościach. „Dzięki wodorowi przekazujemy energię tam, gdzie jej potrzebujemy”.

____________

Co należy rozumieć pod pojęciem zielonego wodoru?

• Zielony, niebieski, szary, turkusowy: chociaż wodór jest zawsze gazem bezbarwnym, kolory w nazwie zawierają informację o sposobie jego wytwarzania.
• Zielony wodór jest produkowany poprzez elektrolizę wody. W tym celu wykorzystywany jest prąd z odnawialnych źródeł energii. Dlatego zielony wodór jest wolny od CO₂.
• Terminem elektrolizera określane jest urządzenie, w którym za pomocą prądu elektrycznego przeprowadzana jest reakcja chemiczna.
• Ponowna produkcja energii elektrycznej z wodoru następuje w ogniwie paliwowym. Tam wodór z tlenem jest przekształcany w wodę i w ten sposób generowana jest energia.
• Ułożone w tzw. „stacki” płytki bipolarne tworzą serce ogniwa paliwowego i elektrolizera.

____________

Beyer wraz ze współpracownikami z Fraunhofer IWU chce zaprowadzić produkcję systemów wodorowych na nowy poziom przemysłowej produkcji masowej. Niemiecki rząd federalny wspiera inwestycję w ramach Krajowej strategii wodorowej. Celem jest ustanowienie produkcji i stosowania systemów wodorowych ważnym filarem niemieckiej gospodarki i tym samym przyspieszenie dekarbonizacji gospodarki i społeczeństwa.

Decydującym krokiem są tu m.in. nowe techniki wytwarzania płytek bipolarnych – są one ważnym elementem ogniwa paliwowego. Obecnie nie są one zazwyczaj wytwarzane w przemysłowej produkcji wielkoseryjnej. „Aktualnie powstają jeszcze w warunkach manufaktury. To sprawia, że ogniwa paliwowe są drogie, i uniemożliwia zastosowanie na szeroką skalę, na przykład w pojazdach czy w budynkach” – wyjaśnia Ulrike Bayer, która stoi teraz obok systemu ogniw paliwowych i pokazuje, gdzie zamontowany jest stack z płytkami bipolarnymi. „Możemy tu już odnotować pierwsze sukcesy związane z obniżeniem kosztów” – mówi Beyer. We Fraunhofer IWU powstają płytki przy zastosowaniu szybszych i wydajniejszych procesów, takich jak wytłaczanie rolkowe, dzięki któremu produkcja płytek bipolarnych jest tańsza i szybsza.

Referenzfabrik.H2: moduł dla przemysłu

Dzięki nowym systemom nadającym się do produkcji masowej wodór mógłby nie tylko obniżyć emisje CO₂, ale także stać się zrównoważonym i przyszłościowym polem biznesowym dla zakładu produkcyjnego w Niemczech i wielu częściach świata. Taki jest projekt Referenzfabrik.H2. We współpracy z przemysłem opracowywane są nowe technologie, materiały i metody badań, które umożliwią wysokie skalowanie produkcji i rozbudowę sieci dostaw. „Dzięki Referenzfabrik.H2 chcemy stworzyć moduły technologiczne i połączyć je wirtualnie. W ten sposób pragniemy zapewnić wskazówki przydatne do masowej produkcji systemów wodorowych” – mówi Beyer. Referenzfabrik.H2 ma być punktem kontaktowym i konsultacyjnym dla przedsiębiorstw – od dużego producenta samochodów po średniej wielkości firmy przemysłowe. Specjaliści i menadżerowi będą wspierani połączonym know-how z Instytutów Fraunhofera.

Międzynarodowa współpraca na rzecz większej akceptacji zielonego wodoru

Zdaniem Beyer międzynarodowa współpraca ma zasadnicze znaczenie w tym obszarze zielonego wodoru, ponieważ nie tylko Niemcy od lat prowadzą intensywne badania nad możliwościami produkcji wodoru. „Im więcej doświadczeń i wyników wymienimy, tym szybciej znajdziemy rozwiązania”. Dlatego Federalne Ministerstwo ds. Ochrony Środowiska, Przyrody, Bezpieczeństwa Jądrowego i Ochrony Konsumentów (BMUV) wspiera dwa duże projekty IWU w Namibii i RPA. Dzięki wymianie w obu krajach zastosowanie wodoru ma zyskać przede wszystkim akceptację i długotrwale ustabilizować zaopatrzenie w energię. „Na przykład w Namibii prezentujemy modele ogniw paliwowych i elektrolizerów i rozmawiamy z naukowcami na temat wymagań wynikających ze specyfiki kraju oraz wielu możliwości, które oferuje wodór” – wyjaśnia Mary Esther Ascheri, lider grupy i osoba odpowiedzialna za projekty współpracy Hydrogen & Oxygen Biotop (HygO) w Namibii i Hydrogen Tryout Areal (HyTrA) w RPA.

Wiele możliwości – to właśnie motywuje Ulrike Bayer. „Fraunhofer szukał kilka lat temu specjalisty ds. wodoru”. Kogoś, kto zajmie się tym zagadnieniem i je rozwinie. Nie wahałam się długo” – opowiada inżynier. „Dziś projekty technologicznie są często tak zaawansowane, że jako naukowiec trzeba je jeszcze tylko minimalnie wyregulować”. Ale wodór jest jak młode drzewo, które dopiero co zostało zasadzone. „Można tu mieć jeszcze bardzo duży wpływ, kształtować procesy, szukać nowych dróg. To mnie napędza”.