Aby przeciwdziałać zmianom klimatycznym, potrzebujemy nowych sposobów wytwarzania energii. Wodór przyciągnął być może< najszersze zainteresowanie jako potencjalny zamiennik paliw kopalnych. Doświadczenie firmy Oilon w spalaniu wodoru obejmuje ponad trzy dekady.
Wodór może być najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie, ale na Ziemi nie istnieje on samodzielnie. Istnieje wiele sposobów produkcji wodoru. Może on pochodzić z paliw kopalnych lub być wytwarzany w procesie elektrolizy: poprzez rozszczepianie cząsteczek wody za pomocą energii elektrycznej. Ponadto wodór jest wytwarzany jako produkt uboczny procesów chemicznych. Ponad 95% obecnie produkowanego wodoru pochodzi z paliw kopalnych, a reszta z wody przy użyciu energii elektrycznej w procesie elektrolizy. Produkcja wodoru poprzez elektrolizę ma wydajność około 60-70%. Jeśli przekształcony wodór musi zostać przekształcony z powrotem w energię elektryczną, np.poprzez spalanie, wydajność procesu w obie strony wynosi tylko około 30%. W związku z tym wodór nie jest wydajną alternatywą dla bezpośredniego wykorzystania energii elektrycznej.
Ze względu na swój przyjazny dla środowiska charakter, wodór produkowany przy użyciu odnawialnej energii elektrycznej określany jest mianem zielonego wodoru. Ilość zielonego wodoru, której będziemy potrzebować w przyszłości, jest ogromna. Aby to zilustrować, ilość odnawialnej energii elektrycznej potrzebnej do wyprodukowania wystarczającej ilości zielonego wodoru, aby pokryć obecną produkcję wodoru kopalnego, przekracza roczne zużycie energii elektrycznej w UE. Oznaczałoby to 4000 TWh lub około 160 000 nowych dużych farm wiatrowych o mocy 6 MW. Z pewnością jest to dobry punkt wyjścia.
W walce ze zmianami klimatycznymi musimy wykorzystać wszystkie dostępne nam narzędzia. Wszędzie na świecie podejmowane są poważne inicjatywy dotyczące produkcji ekologicznego wodoru na dużą skalę. Komisja Europejska szacuje, że w ciągu najbliższych trzech dekad europejskie rządy zainwestują łącznie 470 mld euro w odnawialny wodór.
W zielonej transformacji wodór jest postrzegany jako mający ogromny potencjał jako forma magazynowania energii, która wyrównałaby skoki produkcji energii odnawialnej. W praktyce oznaczałoby to produkcję wodoru z nadwyżek energii elektrycznej wytwarzanej przez zdecentralizowane elektrownie słoneczne i farmy wiatrowe. Ten wodór działałby jako magazyn wyprodukowanej energii.
Spalanie wodoru – szczególne względy i zastosowania
„Oilon ma ponad 30-letnie doświadczenie w spalaniu paliw zawierających wodór. Oferujemy kilka modeli palników kompatybilnych z wodorem”, powiedział dyrektor ds. technologii w firmie Oilon, Joonas Kattelus.
Cała gama palników firmy Oilon na paliwa gazowe jest dobrze przystosowana do spalania mieszanek o zawartości wodoru do 20% bez konieczności modyfikacji. Jeśli zawartość wodoru zostanie zwiększona do 20–70%, należy zastosować specjalnie zaprojektowaną do tego celu konstrukcję dyszy. Przy wyższych poziomach (70–100%) i przy zmiennej zawartości wodoru w paliwie, zwykle wymagane jest kompleksowe rozwiązanie zaprojektowane do spalania wodoru.
W porównaniu do gazu ziemnego, 100% wodór ma niższą gęstość i zawartość energii na jednostkę objętości. Czysty wodór jest niezwykle łatwopalny i spala się bardzo intensywnie gorącym płomieniem. Wodór musi być podawany do strefy płomienia w sposób zapobiegający uszkodzeniu dysz i struktur palnika. Ważne jest również, aby strumień paliwa i jego natężenie przepływu były odpowiednio wyrównane i kontrolowane. Istnieją również inne ograniczenia, takie jak to, że palniki z mieszanką wstępną nie nadają się do spalania 100% wodoru. Ponieważ wodór jest niezwykle łatwopalny, bezpieczeństwo jest absolutnym priorytetem. Wszystkie przewody gazowe muszą być przystosowane do przedmuchiwania ich niepalnym gazem. Najczęstszym rozwiązaniem jest użycie azotu do wypłukania wodoru z rur, gdy palnik jest wyłączony.
Wodór jako paliwo
„Oilon zaprojektowała i dostarczyła setki palników dla różnych mieszanek wodoru na całym świecie. Zawartość wodoru waha się od kilku procent aż do 100 procent. Przez lata zgromadziliśmy rozległą wiedzę specjalistyczną w tej dziedzinie. Dzięki temu jesteśmy dobrze przygotowani do wykorzystania wodoru w spalaniu palnikowym”, powiedział Kattelus.
Typowym przypadkiem zastosowania spalania wodoru jest przemysł metalurgiczny z jego ekstremalnie wysokimi temperaturami produkcji. Innym sektorem wykorzystującym wodór jako źródło energii jest przemysł chemiczny, w którym wodór jest wytwarzany jako produkt uboczny. W przypadku rafinerii ropy naftowej Oilon zrealizował kilka projektów, w których paliwem jest gaz rafineryjny. Skład chemiczny gazów rafineryjnych jest bardzo zróżnicowany, co oznacza, że występują duże wahania zawartości wodoru.
W produkcji stali gaz koksowniczy (COG) generowany w ramach procesu i gaz wielkopiecowy (BFG) są powszechnie wykorzystywane jako źródło energii. COG ma wysoką zawartość wodoru, podczas gdy zawartość wodoru w BFG jest niższa. Niektóre z projektów COG i BFG zrealizowanych przez Oilon wiązały się z niezwykle surowymi wymogami dotyczącymi emisji. Ponadto, Oilon posiada bogate doświadczenie w spalaniu gazu miejskiego. W zależności od procesu produkcji, zawartość wodoru w paliwie może się znacznie różnić, a najwyższe poziomy wynoszą 70 procent.