A napelemekkel kapcsolatos egyik régi aggályra – a napsütéskor megtermelt energia tárolhatóságára – ad hathatós választ a német Home Power Solutions akár 15 000 kWh kapacitású hidrogéntároló megoldása. A Picea rendszer a tetőtéri PV-rendszerekből származó felesleges villamos energiát zöld hidrogén formájában raktározza. És közben magának a hidrogénnek a színeit is megmagyarázzuk.

A Home Power Solutions (HPS), a lakossági hidrogéntároló rendszereket gyártó német cég új megoldással bővítette termékkínálatát kereskedelmi ingatlanok és társasházak számára. A új Förster-megoldás vezérlő- és energiagazdálkodási egysége a vállalat akár 10 hidrogénalapú tároló Picea rendszerét is összekapcsolhatja. Ily módon 15 000 kWh kumulatív elektromos tárolókapacitás érhető el.

A Picea a tetőtéri PV-rendszerekből származó felesleges villamos energiát zöld hidrogén formájában tárolja. A rendszer az elektrolizátoron és az üzemanyagcellán kívül egy 20 kWh-s akkumulátort is tartalmaz a rövid távú tároláshoz. Szükség esetén hulladékhőt is felhasznál. A gyártó szerint a rendszer nem tudja egész évben fedezni az áramellátást, de képes csökkenteni a fűtési költségeket. A kereskedelmi ingatlanokban és a többlakásos házakban a fogyasztók még télen is teljes mértékben ki tudják használni a napenergiát, köszönhetően a tesztelt, egész évben használható áramtároló rendszer rugalmas skálázásának.

Picea: Otthoni áramellátási megoldások. Fotó: Home Power Solutions

A tároló neve (Förster, németül erdész) és a Picea (a lucfenyő latin elnevezése) egyaránt arra utal, hogy a rendszer évente három tonna CO2-t takarít meg, vagyis akár 130 lucfenyőt is. Mivel a vezérlőegység akár 10 Piceát is képes kezelni egyszerre, így úgymond egy egész „erdőt” gondoz.

Az első Förster egység már üzemel is, a Josef Küpper Söhne GmbH Bonn melletti központjában. Az elektromos áramot a tetőn és az épület homlokzatán átívelő 98 kW-os napelemsor biztosítja.

„Független és tiszta energiaellátásra törekszünk ügyfeleink és magunk számára, mert megérett az idő a szén-dioxid-mentes társadalomba lépésre” –mondta Josef Küpper Söhne ügyvezető igazgató, Peter Küpper. 

De mi is az a zöld hidrogén – és milyen színekben készül még?

Zöld hidrogén alatt a karbonmentes (zöld) áramforrásból víz bontásával és elektrolízis segítségével előállított H2 molekulát értjük. Megkülönböztetünk még szürke és kék hidrogént – a folyamat mindkét esetben fosszilis energiahordozóból, metán (földgáz) vagy kőszén reakciójából indul. 

Az ipari hidrogéntermelés nem új keletű. Már a múlt század elején ismerték a gyártás legtöbb ma is használt eljárását. A publikum is ismerte már a hidrogént, ha másból nem, hát a Zeppelin LZ 129 Hindenburg léghajójának 1937-es katasztrófájából, amit a hidrogéngáz látványos berobbanása okozott.

A globális hidrogéngazdaság napjainkban évi 100 milliárd dollár feletti értéket termel mintegy 120 millió tonna hidrogén (ebből 75-80 millió tonna nagy tisztaságú hidrogén) előállításával. A Nemzetközi Energiaügynökség becslése szerint a hidrogén-előállítás a világ energiaszükségletének 4 százalékáért felelős. A megtermelt hidrogén 55 százaléka az ammóniaszintézishez szükséges, ami a műtrágyagyártás alaplépése, 25 százalékot a finomítói szektor használ el, míg 10 százalékából vegyipari alapanyagot, metanolt gyárt az emberiség. 

A termelés 99 százaléka jelenleg szürke hidrogén, vagyis földgáz és kőszén felhasználásával és szén-dioxid kibocsátásával gyártott H2. Ennek az oka, hogy messze ez az eljárás a legolcsóbb: egy kilogramm előállítása a fosszilis alapanyag árától függően jelenleg 1-1,8 dollár. A zöld hidrogén ezzel szemben 2,5-6,8 dollárba kerül kilogrammonként. Szerencsére a helyzet javulhat: az olcsóbb megújuló energia, a nagyobb mérethatékonyság és jobb elektrolízis következtében akár 30 százalékkal is csökkenhet utóbbi költsége.

Jönnek az új japán LAB-szuperakkumulátorok – levegőbe repítenek

Egy japán kutatócsoport olyan új lítium-levegő akkumulátort (LAB) fejlesztett ki, amely lakossági áramtárolásra, elektromos járművekre, drónokra és internetes eszközökre (IoT) egyaránt alkalmazható lenne.

Az elmúlt években megnőtt az igény a nagy energiasűrűségű, újratölthető akkumulátorok fejlesztése iránt. Bár az 1991 óta használt hagyományos Li-ion akkumulátorok (LiB) sokáig jól kiszolgálták a piaci igényeket, energiasűrűségük nem felel meg a fejlett energiatároló eszközök, például az új generációs járművek és repülő tárgyak (drónok, pilóta nélküli légi járművek) követelményeinek, mert nappal lassan töltődnek, éjszaka pedig lemerülnek. 

A lítium-levegő akkumulátorok (LAB), amelyek a LiB-ek energiasűrűségének 2-5-szörösét képesek elérni, a következő generációs újratölthető akkumulátorok potenciális jelöltjei a fenti alkalmazási területeken. Az elmúlt néhány évtizedben anyagtudományi szempontból óriási előrelépés történt a LAB-technológiában, ahogyan ezt  a most bemutatott japán akkumulátor is igazolja.

A lítium-oxigén vagy lítium-levegő akkumulátor (LAB) a mai energiatárolási technológiák fejlesztésének egyik módja a sok közül. A lítium- és más fém-levegő akkumulátorok előnyt élveznek a kutatásokban, mivel nagy energiasűrűségűek; ám az alacsony hatásfok és a rossz ciklus-élettartam eddig akadálynak bizonyult az ilyen technológiák fejlesztése során.

Ezt szem előtt tartva a Japán Nemzeti Anyagtudományi Intézet és a Softbank tudósai újratölthető lítium-levegő akkumulátort fejlesztettek ki. Azt állítják, hogy energiasűrűsége jóval meghaladja a hagyományos lítium-ion akkumulátorokét.

A többi LAB-fejlesztéshez hasonlóan a japán konzorcium akkumulátora is lítiumra támaszkodik a negatív elektródánál és oxigénre a pozitív porózus szénelektródánál. Az eszközt 10 db 4x5 centis egyrétegű cella és 2x2 centis elektróda alkotja.

„A konfigurációban az oxigént vízszintes irányban kell szállítani a gázdiffúziós rétegben” – magyarázták a tudósok. „Majd tovább függőlegesen, hogy áthaladjon a pozitív elektróda teljes részén.”

Szobahőmérsékleten üzemeltetve a bajnok akkumulátor 500 Wh/kg energiasűrűséget mutatott, a jelenlegi lítium-ion akkumulátorok kétszeresét. Az energiasűrűség és a ciklusszám tekintetében e teljesítmény a világon a legmagasabb.

„Bár számos jelentés bizonyítja a LAB sikeres működését több mint 100 cikluson keresztül, energiasűrűségük a gyakorlati cella szintjén alacsonyabb volt, mint 50 Wh/kg. A 300 Wh/kg energiasűrűségű LAB-ok ciklusszáma viszont 20 alatt maradt” – publikálták a közelmúltban a  Materials Horizons tudományos folyóiratban.

(Forrás: pubs.rsc.org)