Produkcja wodoru na podstawie źródeł energii pierwotnej
Opublikowano: 20 listopada 2023

Szukasz sprawdzonych informacji w tym temacie? Jak wygląda w praktyce produkowanie wodoru według różnych źródeł energii pierwotnej? Jakie czynności są realizowane w poszczególnych wariantach?

Węgiel

W tym przypadku pierwszym obligatoryjnym krokiem jest dokonanie zgazowania węgla. Na czym polega ten proces? Naziemne zgazowanie jest wykonywane w odpowiedniej instalacji, gdzie głównym elementem jest reaktor. To właśnie do tego urządzenia są dostarczane powietrze lub tlen, a później następuje proces półspalania.

Następnie konieczna jest separacja z gazu koksowniczego. „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030” (na podstawie wytycznych ze strony Unii Europejskiej) dąży do tego, by tego typu procesy nie były szkodliwe dla środowiska. Dlatego właśnie w przypadku tej metody bardzo ważne jest wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla, czyli CCS (skrót od Carbon Capture and Storage) lub wychwytywanie i właściwe wykorzystanie dwutlenku węgla, czyli CCU (skrót od Carbon Capture and Utilization).

Co jeszcze można ewentualnie zastosować? Metodę IGCC – technologię zgazowania w cyklu gazowo-parowym zintegrowanym ze zgazowaniem paliw stałych (skrót od Integrated Gasification Combined Cycle) albo technologię IGFC (skrót od Integrated Gasification Fuel Cell Combined Cycle) wykorzystującą część wychwyconej emisji gazów ze spalania do zrealizowania produkcji energii.

Gaz ziemny lub ropa naftowa

Jak to wszystko odbywa się z zastosowaniem gazu ziemnego lub ropy naftowej? Pierwszym krokiem jest wykonanie reformingu parowego. To proces polegający na poddaniu gazu ziemnego (przeważnie metanu) na działanie pary wodnej. Bardzo ważne jest to, aby zachodziły ku temu odpowiednie warunki (czyli wysokie ciśnienie i temperatura około 700-950°C). Proces powinien odbywać się też w obecności katalizatora. W efekcie tej reakcji powstanie gaz syntezowy, który będzie składał się z tlenku węgla, azotu i wodoru. Co ważne, interesujący nas ostatni pierwiastek może być jeszcze poddany dalszemu oddzieleniu.

Niestety, ten proces i tak generuje relatywnie dużą ilość dwutlenku węgla (nawet około 9–12 kg CO₂ na 1 kg wytworzonego wodoru). Warto wspomnieć o tym, że reforming parowy to aktualnie bardzo powszechna metoda (i zarazem tania) produkowania wodoru. Co ciekawe, jest on później określany jako „szary”; wszystko ze względu na dużą emisyjność, która towarzyszy całemu procesowi.

Potem jest jeszcze realizowana piroliza. To proces rozkładu substancji, który zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury (od około 400°C nawet do 1000°C) i bez obecności tlenu. Także w tym przypadku stosowane są metody CCS/CSU, aby odpowiednio zająć się szkodliwym dwutlenkiem węgla.

Odpady

Do produkcji wodoru są także stosowane odpady. W tym przypadku cały proces należy podzielić na trzy etapy. W pierwszej kolejności jest realizowane zgazowanie. Potem odbywa się piroliza i termiczne przetwarzanie.

Odnawialne źródła energii

Nie da się ukryć, że ten temat jest już od kilku lat bardzo popularny. Okazuje się, że odnawialne źródła energii (OZE) znajdują zastosowanie także pod kątem produkowania wodoru.

Tutaj na samym początku odbywa się elektroliza. Wielu ekspertów zaznacza, że ta metoda jest skuteczna pod kątem ekologicznym, ale zarazem stosunkowo droga. Kolejnym krokiem jest zrealizowanie reformingu parowego biometanu. Trzeci etap to zgazowanie, fermentacja lub ewentualnie piroliza biomasy. Na samym końcu odbywa się reforming parowy biogazu.

Energia jądrowa

„Polska Strategia Wodorowa do roku 2030” wyjaśnia również, jak jest realizowana produkcja tego cennego pierwiastka przy zastosowaniu takich zasobów. Na tej płaszczyźnie pierwszym zadaniem jest elektroliza. Konieczna jest również piroliza i zastosowanie odpowiednich reaktorów wysokotemperaturowych (HTR).

Jak już dzisiaj jest stosowany wodór?

Z tym pierwiastkiem wiąże się bardzo duże nadzieje. Według „Polskiej Strategii Wodorowej do roku 2030” dzięki niemu będzie można m.in. pozytywnie wpłynąć na środowisko naturalne (a tym samym na zdrowie każdego z nas), zdywersyfikować źródła energii, poprawić bezpieczeństwo energetyczne, czy stworzyć wiele nowych miejsc pracy itd.

Warto jednak wiedzieć, że już teraz ten pierwiastek jest z powodzeniem stosowany w rozmaitych branżach. Przede wszystkim w przemyśle: w postaci surowca lub gazu procesowego. Używa się go np. w petrochemii, sektorze chemicznym (chociażby do produkowania amoniaku i metanolu), a także spożywczym (do wytwarzania margaryny na skutek uwodornienia nienasyconych tłuszczów w olejach roślinnych).

Nowoczesne elektronarzędzia z linii Stanley Fatmax. Dlaczego warto w nie zainwestować?