Produkcja zielonego wodoru jest nadal w powijakach. Przemysł poszukuje technologii, które przyspieszą produkcję wodoru bez emisji CO2.
Reaktory jądrowe w połączeniu z instalacją do produkcji wodoru mogą wydajnie wytwarzać zarówno energię, jak i wodór – przekonuje Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej. Odbywa się to w ramach układu kogeneracyjnego, wyposażonego w komponenty do procesów elektrolizy lub termochemicznych.
Kilka krajów na świecie bada i testuje wykorzystanie energii jądrowej do produkcji czystego wodoru, w tym do wykorzystania w produkcji stali.
Aline des Cloizeaux, dyrektor Oddziału Energii Jądrowej MAEA
Zielony wodór
Elektroliza to proces powodowania rozszczepienia cząsteczek wody za pomocą stałego prądu elektrycznego, w wyniku czego powstaje wodór i tlen. Ten znany od dawna proces działa w stosunkowo niskich temperaturach, poniżej 100 stopni Celsjusza. Wszędzie na świecie przybywa projektów wykorzystania zielonej energii do produkcji wodoru w procesie elektrolizy. Prym wiodą Chiny, na drugim miejscu jest Unia Europejska, a potem Stany Zjednoczone.
W 2023 r. globalna moc zainstalowana elektrolizerów wody do produkcji wodoru przekroczyła 1,3 GW. Ubiegły rok przyniósł niezwykły wzrost inwestycji w elektrolizery. Łącznie uruchomiono na świecie 600 MW, czyli dwa i pół razy więcej niż poprzedni rekord z 2021 r. Nadal jednak jest to daleko od potrzeb. Rocznie powinno przybywać wiele gigawatów mocy w elektrolizerach, by zrealizować cele klimatyczne – wskazuje Międzynarodowa Agencja Energii.
W Europie w ubiegłym roku zainstalowano niewiele ponad 70 MW nowych mocy. W Polsce nadal nie ma dużych elektrolizerów zasilanych zieloną energią, ale co najmniej kilka jest w planach.
Elektroliza parowa
Elektroliza parowa działa w znacznie wyższych temperaturach od ok. 700 do 800 stopni Celsjusza i wymaga mniej energii niż elektroliza wody. To znacznie obniża koszty produkcji, które obecnie są ogromną przeszkodą w rozwoju produkcji wodoru bez emisji CO2.
W procesie wysokotemperaturowym elektrolizerów ze stałym tlenkiem można wykorzystać energię cieplną z elektrowni jądrowej w postaci pary, zapewniając elektrolizerowi niewiarygodnie wysoką wydajność.
Akhil Batheja, dyrektor ds. rozwoju biznesu wodorowego w Bloom Energy.
Postępy w technologiach elektrolizerów sprawiają, że produkcja wodoru w konwencjonalnych reaktorach jądrowych jest wydajniejsza i tańsza. Jak podaje IAEA co najmniej jedna elektrownia jądrowa w Stanach Zjednoczonych — Prairie Island w Minnesocie — instaluje elektrolizer wysokotemperaturowy. Wykorzystuje ciepło z reaktora do obniżenia zużycia energii elektrycznej, a co za tym idzie, kosztów produkcji wodoru niskoemisyjnego.
Wysokotemperaturowy termochemiczny cykl rozkładu wody
W Polsce podobną technologię planuje zastosować Synthos Dwory. Projekt „Opracowanie i demonstracja technologii wytwarzania wodoru w oparciu o wysokotemperaturowy rozkład pary wodnej z wykorzystaniem zeroemisyjnych zasobów energetycznych” dostał dofinansowanie z funduszy unijnych.
Istotą pierwszej fazy projektu jest opracowanie dwóch prototypowych technologii – wysokotemperaturowego termochemicznego cyklu rozkładu wody Cu-Cl (TWSC) i elektrolizera stałotlenkowego (SOE). Następnie w oparciu o uzyskane efekty nastąpi wybór jednej z technologii do budowy instalacji demonstracyjnej do wytwarzania wodoru na skalę przemysłową.
Instalacja ma pozwolić na roczną produkcję 1400 t. wodoru rocznie, przy sprawności energetycznej układu powyżej 55 proc. Koszt wytworzenia kilograma wodoru ma wynosić mniej niż 5 euro. Projekt został wyłoniony w konkursie IPCEI Wodorowy (Important Projects of Common European Interest).