Kocioł wodorowy – co to jest i jak działa? Innowacyjne ogrzewanie wodorem

Udostępnij:

Europa dąży do dekarbonizacji we wszystkich sektorach i osiągnięcia neutralności węglowej do 2050 r. Dużym wyzwaniem, zwłaszcza w Polsce, jest sektor grzewczy, który coraz silniej odczuwa presję modernizacji i stosowania alternatywnych rozwiązań. Jednym z nich jest wodór, a konkretniej kocioł wodorowy, który umożliwi wytwarzanie ciepła pozbawionego emisji.

Kocioł wodorowy SES Hydrogen Energy – jak działa i czym różni się od kotłów H2Ready?

Kocioł wodorowo-tlenowy rozwijany przez SES Hydrogen Energy jest innowacyjnym i ekologicznym urządzeniem grzewczym do zastosowań średniej i dużej skali – w ciepłownictwie systemowym, przemyśle oraz jako lokalne źródło ciepła dla budynków komercyjnych i osiedli mieszkaniowych.

Działanie kotła wodorowego opiera się na nowatorskim w skali Europy spalaniu wodoru w czystym tlenie, nie powietrzu atmosferycznym czy mieszaninie z gazem ziemnym, jak ma to miejsce w przypadku kotłów w formule H2Ready. Te, posiadają konstrukcję zbliżoną do kotłów gazowych i są dostosowane do spalania gazu ziemnego z domieszką wodoru najczęściej w wysokości ok. 20-30% (zależnie od technologii). Są one relatywnie ekologiczną alternatywą dla ogrzewania i przemysłu, zapewniając obniżenie emisji, jednak nie ich eliminując.

Kocioł wodorowy, dzięki zastosowaniu czystych substratów oraz specjalnie projektowanego obiegu zamkniętego zapewni eliminację nie tylko emisji COx, ale również NOx, SOx oraz pyłów. Jedynymi produktami procesu spalania są bowiem energia oraz para wodna. Ta, znajduje dodatkowe zastosowanie w przemyśle spożywczym, przetwórczym, chemicznym, produkcji celulozy i papieru czy stalowym jako para technologiczna o wysokiej temperaturze.

Kotły na wodór – wodór wodorowi nierówny

Bez dwóch zdań, najważniejszą zaletą wodoru jest zeroemisyjność! W przeciwieństwie do źródeł konwencjonalnych, w trakcie jego spalania nie powstają żadne szkodliwe zanieczyszczenia. Jeśli jednak chcemy mówić o w pełni ekologicznym rozwiązaniu, musimy brać pod uwagę również źródło pochodzenia wodoru.

Aktualnie, najbardziej powszechne (zwłaszcza w przemyśle) jest stosowanie szarego wodoru. Jest to wodór pozyskiwany w procesie SMR (reforming parowy metanu), którego emisyjność szacuje się na poziomie ok. 9 kg CO2 na każdy kilogram wyprodukowanego wodoru. Około dwie trzecie łącznej produkcji na świecie stanowi wodór produkowany w dedykowanych instalacjach, a pozostała część to surowiec będący produktem ubocznym procesów technologicznych lub wytwarzany w mieszaninie z innymi gazami[1]. Produkcja szarego wodoru może odpowiadać nawet za 830 mln t emisji CO2e rocznie.

Dlatego Komisja Europejska kładzie szczególny nacisk na zastąpienie szarego wodoru we wszystkich sektorach zielonym wodorem. Jest to wodór produkowany w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii odnawialnej. W generatorach wodoru, nazywanych powszechnie elektrolizerami, pod wpływem napięcia elektrycznego następuje rozdzielenie wody na tlen oraz wodór. W ten sposób pozyskujemy substraty bez emisji CO2 w całym procesie.

Kotłownia wodorowa – produkcja zielonego wodoru i czystego ciepła

Rozwiązaniem, które łączy produkcję zielonego wodoru oraz czystego ciepła jest kotłownia wodorowa. Jest to średniej skali grzewczy hub wodorowy, który może obejmować moduł produkcji wodoru, moduł magazynowania oraz moduł wytwarzania ciepła w kotle wodorowym.

Pełna kotłownia wodorowa przewiduje wykorzystanie energii z dedykowanych farm OZE – fotowoltaicznych i/lub wiatrowych do zasilenia systemu elektrolizerów, które produkują czysty wodór. W zależności od konfiguracji, możliwe jest uzupełnienie energii sieciową w trybie hubu on-grid w celu zwiększenia stabilności pracy instalacji. Końcowa czystość takiego procesu jest determinowana czystością sieci elektroenergetycznej. Wodór może być następnie sprężony i magazynowany nawet w długiej perspektywie oraz wykorzystany do zasilenia kotła wodorowego.

Ogrzewanie wodorem – dlaczego UE potrzebuje nowych modeli grzewczych?

Nowe modele grzewcze oparte o odnawialne paliwo wodorowe zapewnią miastom, przedsiębiorstwom i inwestorom realizację unijnych oraz krajowych celów związanych z dekarbonizacją najbardziej wymagających sektorów, dywersyfikacją źródeł energii, zwiększeniem udziału OZE, rozwojem energetyki rozproszonej, zastąpieniem paliw konwencjonalnych odnawialnym wodorem, a przez to zwiększeniem jego zużycia w Europie zgodnie ze strategią wodorową UE. To także szansa polepszenia bezpieczeństwa energetycznego. Kotłownia wodorowa może bowiem pełnić rolę niezależnego ekosystemu energetycznego, przez co redukować uzależnienie od importu paliw i ryzyko ich zmiennych cen w długiej perspektywie.  

Wszystkie z powyższych są niezwykle istotne w obliczu trwającej transformacji energetycznej, której celem jest redukcja emisji w UE o 55% do 2030 r. i osiągnięcie neutralności węglowej do roku 2050. Nie będzie to możliwe bez obniżenia emisji z sektora budynków, który aktualnie ma kluczowy udział, odpowiadając za 35% łącznych emisji UE związanych z energią[2]. Aktualnie, nawet ok. 80% zapotrzebowania na energię w sektorze wynika z potrzeb ogrzewania i chłodzenia. Emisje są więc w dużym stopniu pochodnymi bezpośredniego użytkowania paliw kopalnych w budynkach na potrzeby ogrzewania (kotły gazowe i węglowe), jak i częściowo z produkcji energii elektrycznej i ciepła w scentralizowanych obiektach na potrzeby przesyłu i końcowego wykorzystania.

Komisja europejska podjęła szereg działań regulacyjnych w celu dostosowania budynków w UE oraz utworzenia nowych systemów ogrzewania, które w coraz większym stopniu będą wykorzystywać energię odnawialną, tak by w 2050 r. stanowiła ona do 100% (Energy Efficiency Directive). Kotłownia wodorowa już dziś odpowiada tym celom, gwarantując czysty wodór i ciepło pozbawione emisji.


[1] IRENA, Hydrogen Overview

[2] https://www.eea.europa.eu/en/analysis/indicators/greenhouse-gas-emissions-from-energy

Zobacz również

Elektroliza wody – produkcja zielonego wodoru. Przebieg procesu i obszary zastosowania 21 lut 2024

Elektroliza wody – produkcja zielonego wodoru. Przebieg procesu i obszary zastosowania

Elektroliza wody jest wskazywana jako najbardziej perspektywiczna metoda produkcji wodoru. Zwłaszcza, kiedy jest oparta o wykorzystanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, gwarantując wytwarzanie czystego wodoru na potrzeby przemysłu, transportu i energetyki.

Udostępnij:
Analiza: Wodór w ciepłownictwie. Naszym celem jest wsparcie dekarbonizacji ciepłownictwa w sposób efektywny i opłacalny 13 gru 2023

Analiza: Wodór w ciepłownictwie. Naszym celem jest wsparcie dekarbonizacji ciepłownictwa w sposób efektywny i opłacalny

W dzisiejszym artykule Bartosz Ostrowski, Analityk w SES Hydrogen Energy, przygląda się danym o sytuacji sektora ciepłownictwa w Polsce i Europie oraz kwestii opłacalności wdrożenia wodoru jako źródła ciepła, która jest kluczowa dla projektów inwestycyjnych.

Udostępnij:

Bądź na bieżąco!

Zapisz się na newsletter: