O echipă de ingineri britanici anunţă punerea în producţie a instalaţiei de producţie a hidrogenului cu cel mai mare randament din lume

Se pare că hidrogenul, ca formă de energie, va avea parte foarte curând de un imbold major în randamentul său. Deşi e o formă ce poate avea zero emisii de la producţie până la consumarea sa finală în instalaţiile de pile de combustie sau prin ardere directă în motoare cu combustie sau turbine industriale, hidrogenul e notoriu de ineficient în tot acest lanţ, având pierderi majore la fiecare etapă, ceea ce face uneori folosirea lui iraţională din punct de vedere al eficienţei energetice. Acum, însă, o echipă de ingineri de la start-up-u britanic Hysata anunţă că primit 111 milioane de dolari pentru a pune în producţie instalaţia de electroliză creată de ei, care ar avea cel mai mare randament din lume.

Când spunem că hidrogenul e notoriu de ineficient, totul începe de la producţia sa. Hidrogenul poate fi produs prin electroliză folosind energie regenerabilă şi fără a vorbi de aspectul rarităţii iridiului necesar drept catalizator în acest instalaţii, cele mai eficiente instalaţii de producţie a hidrogenului, produse de Toyota la scară mică, au nevoie de 53 kWh de electricitate pentru a produce 1 kg de hidrogen. Instalaţiile coreene un pic mai mari consumă 57 kWh per kilogram, iar instalaţiile industriale mai mari, precum cele ale elveţienilor din Italia sau cele preconizate a fi construite în România, consumă în mediu 60 kWh pentru producţia unui kg de hidrogen, iar uneori pot ajunge şi la 62,5 kWh.

Foto: Instalaţie de producţie a hidrogeului, montată de Toyota la fabrica Denso

Problema e că ulterior, un kilogram de hidrogen conţine un minim de 33,3 kWh de energie în el, însă asta e valoarea care scade energia necesară evacuării vaporilor de apă formaţi la ardere. Valoarea energetică intrinsecă maximă, care poate fi conţinută într-un kilogram de hidrogen, e de 39,4 kWh.

Asta înseamnă că tot ce se consumă în plus, până la 53 kWh în cel mai fericit caz şi până la 62,5 kWh în cazul cu mai puţin randament, e irosire de energie iniţială. Apoi, dacă hidrogenul e folosit într-o instalaţie cu pile de combustie, randamentul acesteia e de circa 55%, iar astfel se ajunge ca din acel kilogram de hidrogen să fie generată înapoi doar circa 18,4 kWh de electricitate, restul disipându-se în căldură. La combustie randamentul mecanic nu e mai mare, dar dacă se captează şi căldura în regim industrial, teoretic se poate obţine un randament mai bun. Însă la o maşină, din cei 53-62,5 kWh de electricitate regenerabilă consumaţi iniţial obţinem la final doar 18,4 kWh utilizabili de motoarele electrice ale acelei maşini cu hidrogen, deci un randament total de doar 29,5-34,7%, restul de 65-70% de energie irosindu-se.

Ei bine, invenţia britanică vine să elimine pierderile la producţia de hidrogen. Britanicii spun că randamentul maxim atins în lume pentru producţia de hidrogen era de 52,5 kWh per kilogram, deci puţin mai bine decât ceea ce am menţionat noi pentru instalaţiile Toyota. Instalaţia lor de electroliză are o construcţie cu capilare, ce vine să evite formarea bulelor, care nu au conductivitate şi care sunt una din sursele de pierdere a randamentului. În construcţia instalaţiei lor, electrolitul e plasat în partea inferioară a instalaţiei, urmat de un separator vertical, iar electrozii sunt plasaţi de ambele părţi. Astfel, conductivitatea creşte substanţial şi rezistenţa scade foarte mult, ceea ce determină un fenomen de pierderi prin căldură mult mai mici.

Foto: Instalaţia britanică, la scară mică

Echipa de ingineri spune că instalaţia lor a fost confirmată în teste repetate ca având un randament de 98% în condiţii de laborator, iar ei estimează cu mari rezerve că la scară industrială, cu eventuale impurităţi, randamentul minim va fi de 95%. Asta înseamnă că instalaţiile lor, pe care aceştia le pregătesc acum de producţia de serie, vor avea nevoie de doar 41,5 kWh pentru a produce 1 kg de hidrogen. Şi dacă luăm drept reper cantitatea de energie inerentă conţinută într-un kilogram de hidrogen de 39,4 kWh, raportată la cei 41,5 kWh consumaţi pentru producţia acelui kilogram cu noua instalaţie britanică, avem şi rezultatul de 95% randament.

Inginerii britanici spun că noua lor instalaţie va fi modulară şi va putea fi combinată pentru a obţine puteri mult mai mari, chiar şi la scara gigawaţilor dacă se va dori. Totodată, în contextul descoperirii recente, anunţată de o altă echipă, prin care e posibilă reducerea iridiului necesar în instalaţiile de electroliză cu 95%, şi inginerii britanici spun că vor analiza acest aspect, pentru ca instalaţia lor să poată şi ea conţine mai puţin iridiu rar şi eventual chiar doar materiale răspândite pe larg.

Aşadar, judecând după faptul că start-up-ul britanic are teste validate cu produsul lor şi au obţinut 111 milioane de dolari de la investitori pentru a pune în producţie instalaţia, putem da un credit de încredere cifrelor enunţate de aceşti ingineri. Iar dacă aceste cifre vor fi valabile în curând la scara producţiei de serie, ele vor aduce o schimbare radicală în randamentul producţiei de hidrogen şi ar putea eventual să dea un nou mare impuls acestei forme de energie, inclusiv ca o alternativă pentru maşini electrice au consumul de gaz natural în scop industrial. Pentru că e simplu — problema hidrogenului nu era în forma lui, ci în ineficienţe. Iar dacă ineficienţele sunt eliminate, pas cu pas, atunci rămân doar părţile cu adevărat bune ale hidrogenului.