Bangos, vėjas ir vandenilis

 "Vėjo jėgainės jūroje: techniškai sudėtinga, bet bent jau kaimynai nesiskundžia.

Prie Helgolando konsorciumas nori gaminti vandenilį jūros viduryje, naudodamas vėjo energiją. Ar tai ateitis?

Daug vėjo, daug erdvės ir nėra kaimynų, kurie jaučiasi sutrikę – jūra sudaro geriausias sąlygas gaminti vėjo energiją. Vienas atviroje jūroje esančių elektrinių trūkumas yra tas, kad pagamintą elektros energiją į žemyną galima transportuoti tik labai stengiantis. Tam, be aukštos įtampos nuolatinės srovės kabelių, jūros vėjo jėgainėse reikia brangių transformatorių ir keitiklių. 

 

Įmonių, tyrimų institutų ir viešųjų įstaigų asociacija „Aqua Ventus“ dabar nori panaudoti energiją tiesiogiai vietoje: elektrolizatoriai turi panaudoti vėjo energiją, kad jūros viduryje gamintų žalią vandenilį, kuris vėliau vamzdynais tiekiamas į sausumą. „Vamzdynų pranašumas yra tai, kad jie gali perduoti maždaug penkis kartus daugiau energijos, nei naudojant laidą“, – sako Sebastianas Föllneris, „Aqua Ventus“ koordinavimo biuro inžinierius.

 

Partneriai, įskaitant RWE, „Eon“, „Siemens Energy“, „Linde“ ir „Shell“, iš pradžių nori 2025 m. prie Helgolando įrengti dvi vėjo turbinas, kurių bokštuose būtų sumontuotos elektrolizatorių platformos. „Sistemos yra įdėtos į konteinerius, kad būtų apsaugotos nuo vandens ir sūraus oro“, – aiškina Föllneris. Pagal planus, teritorijoje taip pat bus vietos gėlinimo įrenginiams, kurie iš jūros vandens išgauna elektrolizei reikalingą gėlą vandenį. Be to, ten turi būti įrengti kompresoriai, kurie suspaudžia susidariusį vandenilį, kad jį būtų galima išvežti dar nenutiestu vamzdynu.

 

Vandenilio gamyba jūroje paprastai yra pigesnė nei gamyba sausumoje, naudojant jūros vėjo energiją

Darant prielaidą, kad šis bandomasis projektas bus sėkmingas, 2028 m. Vokietijos įlankoje bus pastatytas pirmasis komercinis vandenilio parkas, kurio galia sieks 290 megavatų. Iki kito dešimtmečio vidurio „Aqua Ventus“ mano, kad instaliuota dešimties gigavatų galia yra įmanoma. Tada ten kasmet būtų galima pagaminti vieną milijoną tonų žaliojo vandenilio. Tai galėtų beveik perpus sumažinti Vokietijos plieno pramonės CO₂ emisiją.

Dėl ne tokio sudėtingo transportavimo vamzdynais vandenilio gamyba jūroje yra ekonomiškesnė nei gamyba sausumoje, naudojant jūros vėjo energiją, jei vandenilis nėra suvartojamas tiesiogiai elektrolizatoriuje. Tai rodo Federalinės jūrų ir hidrografijos agentūros užsakymu atliktas trumpas tyrimas. Kuo galingesni vėjo jėgainės, tuo didesnis sąnaudų skirtumas. Giliavandenė elektrolizė taip pat veikia geriau, kuo toliau nuo kranto vėjo jėgainės. Didelis privalumas, atsižvelgiant į vietas, kurios yra taip toli nuo jūros, kad vėjo jėgainių parkas, prijungtas prie elektros tinklo, nebūtų pelningas – pavyzdžiui, vadinamajame Entenšnabelio rajone, Šiaurės jūroje iki 400 kilometrų. nuo Vokietijos pakrantės, kurią Federacinė Respublika gali naudoti ekonomiškai. 

 

Vėjo jėgainės, esančios arčiau žemyno, galėtų gaminti elektros energiją tinklui, o toliau esančios elektrinės – vandenilį.

 

 

Tačiau vis dar trūksta būtinos teisinės bazės didelio masto elektrolizei atviroje jūroje, pavyzdžiui, dėl teritorijų nustatymo ar patvirtinimo proceso. O techniškai taip pat yra daug neatsakytų klausimų – pavyzdžiui, kaip elgiasi elektrolizatoriai, kai jiems energija tiekiama tiesiai iš vėjo turbinos. "Jei elektrolizatorius yra prijungtas prie elektros tinklo, jis veikia pastoviomis sąlygomis. Jei prijungiate jį prie vėjo turbinos, jo darbas tampa daug dinamiškesnis, nes generuojama elektros energija svyruoja", - aiškina Andreasas Reuteris, Fraunhoferio vėjo instituto vadovas. Jūros elektros energijos kokybė nebūtinai atitinka elektros energijos kokybę tinkle. „Kaip visa tai paveikia elektrolizatorių veikimą ir senėjimą, vis dar nežinoma.

Tai, kas gali netikti Vokietijoje, gali būti ateities koncepcija kituose regionuose

Šiuos ir daugelį kitų klausimų Fraunhofer tyrėjai kartu su H2Mare projekto partneriais tiria. Ten mokslininkai taip pat rūpinasi vandenilio, pagaminto jūroje, perdirbimu į sintetinį kurą, taip pat sūdyto vandens elektrolize. Tačiau „Reuter“ perspėja nesitikėti greitų rezultatų. "Ofšorinės elektrolizės koncepcija toli gražu nėra paruošta rinkai. Čia vis dar atliekame fundamentinius tyrimus", – sako mokslininkas.

Pramonės asociacija Stiftung Offshore taip pat mieliau laiko kamuolį žemai. Generalinės direktorės Karinos Würtz nuomone, kol kas galutinai įvertinti, ar vandeniliui gaminti jūroje ar sausumoje geriau naudoti vėjo energiją iš jūros, dar negalima. "Todėl mes pasisakome už patirties įgijimą naudojant abi koncepcijas ir taip pat išbandyti įvairius variantus, pavyzdžiui, dėl vandenilio transportavimo sausumoje."

Tai taip pat yra privalumas, atsižvelgiant į projektus kituose pasaulio regionuose. „Tai, kas gali pasirodyti netinkama Vokietijai, gali būti labai naudinga kitur“, – aiškina Würtz. Juk 2020 metais buvusios federalinės vyriausybės priimtoje Nacionalinėje vandenilio strategijoje numatyta, kad didžioji paklausos dalis bus padengta importu. Kurdama reikiamus gamybos pajėgumus užsienyje, ofšorinė pramonė galėtų pasinaudoti patirtimi, kurią ji įgijo prie šalies krantų."