Ogrzewanie wodorem z redukcją emisji CO₂ - rozwiązania firmy Viessmann
Tematy w skrócie
Znaczna większość systemów grzewczych w Unii Europejskiej est nadal zasilanych gazem ziemnym lub olejem. Jednak dla tych paliw kopalnych zabrzmiał już gong śmierci. Aby uniknąć emisji CO₂ w UE tak całkowicie, jak to możliwe, energia elektryczna i odnawialne źródła energii będą odgrywać ważną rolę w przyszłości. W szczególności zielony wodór jest postrzegany jako logiczny sposób na ogrzewanie sektora budowlanego w sposób oszczędzający zasoby. Jest on wytwarzany z wody w procesie neutralnym pod względem emisji CO₂ przy użyciu energii elektrycznej pochodzącej z elektrowni wiatrowych i systemów fotowoltaicznych, a jego spalanie nie powoduje emisji szkodliwych dla klimatu.
Ochrona klimatu i oszczędność pieniędzy
Wykorzystanie wodoru i elektryfikacja dostaw ciepła muszą iść w parze. Jeśli w przyszłości mielibyśmy polegać wyłącznie na energii elektrycznej do obsługi pomp ciepła lub elektrycznych promienników podczerwieni do ogrzewania budynków, kosztowna rozbudowa sieci elektroenergetycznych i rezerwowych elektrowni byłaby konieczna i niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa dostaw.
Natomiast istniejące sieci gazowe mogą być wykorzystywane do zasilania wodorem, co oznacza, że do przekształcenia naszego systemu energetycznego potrzebne byłyby znacznie mniejsze inwestycje. Według pilotażowego badania przeprowadzonego przez Niemiecką Agencję Energii (dena), może to zaoszczędzić około 260 miliardów euro do 2050 roku.
Co więcej, wodór może przyczynić się do znacznego ograniczenia emisji gazów cieplarnianych z niemal natychmiastowym skutkiem. Samo dodanie 20 procent wodoru do sieci gazu ziemnego zmniejszyłoby emisję CO₂ o około siedem procent - rok po roku. To szybki i skuteczny wkład w ochronę klimatu. Tym bardziej, że według niedawnej ankiety dwie trzecie Niemców może sobie wyobrazić ogrzewanie wodorem, jeśli w procesie tym nie jest wytwarzany CO₂.
Rozbudowa i wykorzystanie infrastruktury wodorowej
Rozbudowa niezbędnej infrastruktury do produkcji, magazynowania i dystrybucji wodoru będzie w najbliższych latach przyspieszona. Latem 2020 roku rząd federalny przedstawił swoją Narodową Strategię Wodorową i zamierza udostępnić łącznie dziewięć miliardów euro. Niemal w tym samym czasie Komisja Europejska opublikowała strategię wodorową: produkcja wodoru z wykorzystaniem energii odnawialnych ma wzrosnąć do 2024 roku do miliona ton, a następnie do dziesięciu milionów ton do 2030 roku.
Wspieranych jest już coraz więcej projektów pilotażowych. Na przykład w Kaisersesch (Nadrenia-Palatynat) budowana jest obecnie cała infrastruktura wodorowa - od wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do obsługi elektrolizerów, poprzez przechowywanie i dystrybucję wodoru, aż po jego wykorzystanie w sektorze ciepłowniczym i energetycznym, a także w przemyśle i transporcie.
Rozwiązania dla przyszłości
Viessmann Climate Solutions bierze odpowiedzialność za przestrzeń życiową przyszłych pokoleń. Aby zapewnić, że w przyszłości możliwa będzie redukcja emisji CO₂, a także niezawodne i niedrogie ogrzewanie naszych domów, firma opracowuje urządzenia grzewcze "H₂ ready".
Wraz z kotłem kondensacyjnym "H2 ready", Viessmann Climate Solutions nie tylko wprowadza na rynek innowacyjne urządzenie grzewcze, ale także oferuje bezpieczeństwo na przyszłość, w połączeniu z wysokim poziomem niezawodności, którego oczekujemy od niemieckiej marki z ponad stuletnim doświadczeniem.
Opierając się na sprawdzonej technologii kondensacji gazu z rodziny Vitodens, komponenty palnika, wraz z systemami spalania, monitorowania płomienia i sterowania, są obecnie modyfikowane w celu dostosowania ich do specyficznych właściwości spalania wodoru. Celem jest umożliwienie łatwego i szybkiego przełączania nowych jednostek naściennych z pracy z gazem ziemnym lub mieszankami gazu ziemnego i wodoru na czysty wodór. Zapewni to użytkownikom systemu maksymalne zabezpieczenie na przyszłość w fazie przejścia z gazu ziemnego na wodór.
Po zakończeniu fazy testów prototypu, urządzenia przejdą testy kwalifikacyjne i wytrzymałościowe przed rozpoczęciem prób praktycznych w Kaisersesch w 2023 roku. Wprowadzenie na rynek jest obecnie planowane na rok 2025. Do tego czasu oczekuje się, że powstaną kolejne regionalne sieci gazowe zajmujące się wyłącznie dystrybucją wodoru do gospodarstw domowych i przedsiębiorstw przemysłowych.
Zdjęcie: Urządzenia "H2 ready" do pracy z czystym wodorem na stanowisku badawczym w Centrum Technologicznym, ośrodku badawczo-rozwojowym Grupy Viessmann.
Obsługa do 30 procent wodoru jest już dostępna
Jako lider innowacji w branży, Viessmann umożliwił już efektywne wykorzystanie wodoru do ogrzewania. Nowoczesne gazowe kotły kondensacyjne są gotowe na H₂, co oznacza, że mogą być zasilane mieszankami gazu ziemnego zawierającymi od 20 do 30 procent wodoru. Inwestorzy decydujący się na ten rodzaj sytemu grzewczego są zatem idealnie przygotowani na nadchodzącą ewolucję naszego systemu energetycznego. Następujące systemy grzewcze i rozwiązania produktowe są certyfikowane do stosowania wodoru:
- gazowy kondensacyjny system grzewczy Vitodens
- Vitovalor system grzewczy z ogniwem paliwowym
- kotły przemysłowe/komercyjne Vitomax
- Jednostki kogeneracyjne Vitobloc
Wodór jako źródło energii dla ogniw paliwowych
Obok tlenu, wodór jest najważniejszym źródłem energii dla ogniw paliwowych. Wodór już wielokrotnie udowodnił swoją przydatność jako źródło energii dla ogniw paliwowych w pojazdach i statkach. Jest on również coraz częściej wykorzystywany w gospodarstwach domowych. W samej Japonii, gdzie technologia ta jest bardzo wysoko ceniona, sprzedaż ogniw paliwowych do zastosowań stacjonarnych wzrosła do ponad 200 000 od 2009 roku. Ta czysta i przyszłościowa technologia jest wykorzystywana w urządzeniach grzewczych Vitovalor PT2 i Vitovalor PA2. Zostały one opracowane wspólnie przez firmę Viessmann i japońską grupę technologiczną Panasonic. Wodór uzyskiwany jest w reformerze gazowym w obecności katalizatora. Jego źródłem jest najczystsze z paliw kopalnych - gaz ziemny.
Oszczędzający zasoby proces generuje ciepło i energię elektryczną
W procesie elektrochemicznym wodór, który został oddzielony od paliwa źródłowego, jest rozdzielany i jednocześnie dodawany jest tlen. Powoduje to wytwarzanie zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła. Rodzaj spalania, który ma miejsce w konwencjonalnych kotłach kondensacyjnych, nie występuje. Ten proces elektrochemiczny jest również określany jako zimne spalanie. Eksperci są zdania, że CO₂ jest jednym z głównych czynników powodujących globalne ocieplenie. Z drugiej strony wodór uwalnia głównie wodę podczas procesu w ogniwie paliwowym, co czyni go bardzo przyjaznym dla środowiska. Jego wykorzystanie zmniejsza również zużycie ograniczonych rezerw paliw kopalnych.
Chcesz dowiedzieć się więcej o wodorze? Odwiedź naszą stronę viessmann.family i dowiedz się więcej o "Wodorze jako kluczu do transformacji energetycznej".