Ūdeņraža infrastruktūra atjaunojamās enerģijas vajadzībām: izaicinājumi un risinājumi

Ūdeņradis ir būtiska pārejas uz oglekļa neitrālu ekonomiku Eiropas Savienībā sastāvdaļa. Kaut gan pašlaik atjaunojama ūdeņraža ražošana ir dārga, tiek prognozēts, ka nākotnē izmaksas samazināsies efektīvāku tehnoloģiju un lielākas alternatīvu enerģijas avotu pieejamības dēļ. Pipelife zīmola SoluForce stiprinātu termoplastisko cauruļvadu sistēmas tika izstrādātas, lai palīdzētu būvēt ilgtspējīgas augstspiediena ūdeņraža infrastruktūras.

_{“Zilā” un “zaļā” ūdeņraža ražošanas salīdzinājums}

Oglekli nesaturošais un piesārņojumu neradošais ūdeņradis bieži tiek dēvēts par “nākotnes degvielu”. Taču pašlaik vislētākā un visplašāk izmantotā metode ir ūdeņraža ieguve no dabasgāzes, kas rada siltumnīcas efektu izraisošu gāzu izmešus. Iegūto produktu dēvē par “pelēko” ūdeņradi; siltumnīcas efektu izraisošās gāzes, kas veidojas procesa laikā, netiek savāktas un nonāk atmosfērā.

Taču daudzas valstis, kas tiecas paplašināt ūdeņraža lietojumu enerģijas infrastruktūrās, saskata potenciālu ūdeņraža ražošanā no dabasgāzes, ja iegūtais CO2 tiek savākts un uzglabāts pazemē. Šādi iegūtu produktu dēvē par “zilo” ūdeņradi, un tas rada zemus oglekļa izmešus.

Eiropas Savienība sper soli tālāk, uzskatot “zilo” ūdeņradi tikai par pagaidu risinājumu, pārejot uz ūdeņraža ieguvi no atjaunojamiem avotiem ar ūdens elektrolīzes starpniecību. Šī ražošanas metode ir šāda: ūdens tiek sadalīts ūdeņradī un skābeklī, izmantojot elektroenerģiju, un procesā neveidojas siltumnīcas efektu izraisošas gāzes. 

Iegūtais produkts — “zaļais” ūdeņradis — ir būtisks līdzeklis, kas var palīdzēt ES panākt klimata neitralitāti līdz 2050. gadam saskaņā ar ambiciozo Eiropas “zaļo” kursu.

_{Ūdeņraža elektrolīze: tīras enerģijas avots}

Pieaugot Eiropas atjaunojamās enerģijas avotu iespējām, kļūst pieejams aizvien lielāks daudzums papildu elektroenerģijas, ko var ekonomiskā veidā izmantot “zaļā” ūdeņraža ražošanā. Saskaņā ar Starptautisko Enerģētikas aģentūru (IEA) vairāk nekā 40% vispasaules elektrolīzeru atrodas Eiropā, un tiek piešķirti līdzekļi jaunu elektrolīzes ražotņu izveidei tuvā nākotnē.

Elektrolīzes ražotnes bieži tiek būvētas kopā ar jūras vēja ģeneratoru parkiem. Piekrastē vējš parasti ir spēcīgāks un pastāvīgāks nekā uz sauszemes, tādējādi nodrošinot efektīvāku un uzticamāku enerģijas ražošanu. Piemēram, pašlaik ūdeņraža ražotnes tiek veidotas blakus vēja ģeneratoru parkiem Ziemeļjūrā, kas nodrošina ekoloģisku enerģiju Nīderlandei un Beļģijai.

_{Ūdeņraža uzglabāšanas potenciāls}

Enerģijas uzglabāšana ir potenciāls ūdeņraža pielietojums, ko rūpīgi vērtē valstis un investori. Atjaunojamā enerģija (piemēram, saules vai vēja enerģija) nodrošina alternatīvu fosilajām degvielām, taču šādu resursu pieejamība ir atkarīga no laika apstākļiem. Tas nozīmē, ka brīžam enerģijas ir vairāk nekā vajadzīgs un brīžam tās trūkst, tādējādi ir grūti palielināt atjaunojamās enerģijas lietojumu elektrotīklos.

Ūdeņraža uzglabāšana ir daudzsološs šīs problēmas risinājums. Tā vietā, lai “ražīgos” periodos saražotā “liekā” enerģija ietu zudumā, to var izmantot ūdeņraža ražošanai, ko var ilgstoši uzglabāt kā gāzi vai šķidrumu.  Jau pašlaik darbojas pirmās liela apjoma ūdeņraža uzglabāšanas sistēmas, piemēram, Energiepark Mainz Vācijā.

Ūdeņradi var izmantot arī gāzes infrastruktūrām, tādējādi vēl vairāk palielinot atjaunojamo resursu lietojumu. Nepārveidojot ES gāzes infrastruktūras un iekārtas, tajās var izmantot 5-10% ūdeņraža maisījumu.

_{ŪDEŅRAŽA INFRASTRUKTŪRAS ATTĪSTĪBA}

Lai cik daudzsološs nebūtu ūdeņradis kā enerģijas avots, pastāv būtiski sarežģījumi, kas jāpārvar. Lai ūdeņradi varētu izmantot mūsu enerģijas infrastruktūrās lielos apmēros, ir nepieciešama droša un ekonomiska infrastruktūra tā uzglabāšanai un transportēšanai. Kā norāda IEA, “lielās sākotnējās izmaksas un ar to saistītie investīciju riski var ievērojami kavēt ūdeņraža cauruļvadu sistēmu izstrādi.”

Līdz šim augstspiediena ūdeņraža transportēšanai galvenokārt ir izmantotas tērauda caurules, taču to lielā svara un neelastīgās konstrukcijas dēļ to uzstādīšana ir dārga, kā arī tās ir grūti pielāgot. Turklāt ilgstoša ūdeņraža iedarbība izraisa tērauda cauruļu koroziju, padarot tās nenoturīgākas pret slodzi — šo procesu dēvē par “ūdeņraža trauslošanos”.

_{Kā padarīt ūdeņraža transportēšanu pieejamu?}

Pipelife zīmols SoluForce ir izstrādājis novatorisku cauruļvadu tehnoloģiju — stiprinātās termoplastiskās caurules (Reinforced Thermoplastic Pipes jeb RTP), kas var palīdzēt risināt ar augstspiediena ūdeņraža infrastruktūru izveidi saistītās problēmas. SoluForce caurules nav veidotas no metāla, tādēļ tās neietekmē trauslošanās un korozija, tādēļ tās kalpo ilgāk un ir drošākas.

Salīdzinot ar tērauda caurulēm, RTP cauruļu uzstādīšanas izmaksas ir vismaz par 70% zemākas mazāka svara un lielāka iespējamā posmu garuma dēļ. Turklāt RTP cauruļu ražošanai, transportēšanai, uzstādīšanai, atkārtotai izmantošanai un demontēšanai nepieciešams mazāks enerģijas daudzums, tādējādi samazinot oglekļa izmešus vismaz par 75%, salīdzinot ar tērauda caurulēm.

RTP caurulēm ir KIWA sertifikācija lietošanai augstspiediena ūdeņraža infrastruktūrām. Šis novatoriskais cauruļvadu risinājums jau tiek izmantots ūdeņraža transportēšanas projektos, piemēram, lielapjoma vēja ģeneratoru parkā, kas pašlaik tiek būvēts Groningenā, Nīderlandē. Tas pierāda, ka sarežģījumus saistībā ar augstspiediena “zaļā” ūdeņraža transportēšanu var pārvarēt.