610

15. NOWE ŹRÓDŁA I TECHNOLOGIE WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Istnieje możliwość okresowego magazynowania wodom w celu wyrównania zmiennego w czasie zapotrzebowania na energię lub magazynowanie nadwyżek energii otrzymywanej ze Słońca, wiatm, wody, reakcji jądrowych itp.

Wodór jest atrakcyjny do tworzenia energetyki rozproszonej - po przesłaniu do konsumenta może być wykorzystany do produkcji energii elektrycznej i ciepła w ogniwach paliwowych.

Wodór może być produkowany przez konwersję chemiczną przy wykorzystaniu surowców energetycznych zawierających węgiel (ropa, gaz ziemny, węgiel, biomasa po procesie fermentacji, odpady komunalne) oraz na drodze elektrolizy z wody. Jednak wytwarzanie wodom z paliw kopalnych przyczynia się do zwiększenia emisji C0₂, patrz wzór (15>,28). Prowadzone są prace w celu otrzymywania wodom poprzez zgazowywanie węgla w instalacjach naziemnych i podziemnych (wizje przyszłości). Zgazowywanie podziemne polega na wprowadzeniu mieszaniny gazowej zawierającej tlen, parę wodną i C0₂ do złoża odpowiednio przygotowanego. Zgazowywanie węgla podziemne jest procesem bardziej atrakcyjnym ekonomicznie w porównaniu z wydobyciem węgla z pokładów głębokich, przy jednoczesnej eliminacji problemów bezpieczeństwa, zdrowotnych i ochrony środowiska występujących przy wydobyciu węgla.

Elektroliza wody metodą klasyczną (elektroliza niskotemperaturowa) zapewnia produkcję wodom o bardzo dużej czystości, jednak wymaga dużych ilości energii elektrycznej. Do wytworzenia 1 m³ H₂ potrzeba 5 kWh energii, a z tej ilości wodom w ogniwie paliwowym otrzymuje się 1,8 kWh energii elektrycznej. Koszt wytworzenia wodom metodą niskotemperaturową elektrolizy wody jest ok. 2-h3 razy większy niż koszt otrzymywania wodom na drodze reformingu metanu parą wodną. Większą sprawność uzyskuje się, stosując elektrolizę nasyconej pary wodnej (900-t 1000°C) z elektrolitem stałym, którym jest dwutlenek cyrkonu Zr0₂ [15.67], Z punktu widzenia energii swobodnej Gibbsa wysoka temperatura zmniejsza ilość energii elektrycznej niezbędnej do rozbicia wiązań chemicznych w cząsteczkach wody. Dlatego ilość energii elektrycznej niezbędnej do elektrolizy pary wodnej spada ze wzrostem temperatury tego procesu.

Metodą termochemiczną uzyskuje się wodór z wody w temperaturze ok. 800°C, na przykład wykorzystując wysokotemperaturowe reaktory jądrowe.

Wizja wyczerpywania się zasobów gazu ziemnego, a zwłaszcza ropy naftowej, uzależnienie się od krajów niestabilnych politycznie, na terenie których występują te surowce oraz powiększający się efekt cieplarniany, wynikający z emisji C0₂ spowoduje, że wodór, którego zasoby (praktycznie nieograniczone, ale kosztowne i tmdno osiągalne) wystarczają do zaspokojenia przyszłych potrzeb energetycznych świata, może stać się jednym powszechnym (uniwersalnym) nośnikiem energii, wykorzystywanym przez cały system transportowy i energetyczny świata.

Obecnie energetyka wodorowa jest znacznie droższa niż energetyka konwencjonalna z uwagi na wysokie koszty wytwarzania, składowania i transportu wodoru, a także wysoki koszt ogniw paliwowych.

610