Un motor industrial de mari dimensiuni, alimentat exclusiv cu hidrogen, a produs electricitate și a furnizat-o în rețeaua națională a Spaniei. Producătorul instalației, grupul finlandez Wärtsilä, prezintă testul drept prima demonstrație mondială a unui motor energetic de asemenea dimensiuni care funcționează cu hidrogen pur în condițiile reale ale unei rețele electrice.
Experimentul a fost realizat în localitatea Bermeo, din nordul Spaniei, folosind motorul Wärtsilä 31H2. Spre deosebire de alte instalații descrise drept compatibile cu hidrogenul, dar care folosesc în realitate un amestec de hidrogen și gaz natural, acesta a funcționat cu hidrogen în proporție de 100%. Energia produsă nu a fost consumată doar într-un laborator, ci a fost introdusă efectiv în sistemul energetic spaniol.
Demonstrația nu dovedește că hidrogenul va deveni principala sursă de electricitate. Arată însă că acesta poate alimenta o instalație capabilă să pornească atunci când rețeaua are nevoie de energie suplimentară, inclusiv în perioadele în care centralele solare și eoliene nu produc suficient.
De ce rețelele regenerabile au nevoie de surse controlabile
Energia solară și cea eoliană depind de condițiile meteorologice. Panourile fotovoltaice nu produc noaptea, iar turbinele eoliene își reduc sau își opresc producția atunci când vântul este prea slab ori prea puternic.
Consumul de electricitate nu urmează însă același program. Oamenii, întreprinderile, transporturile electrificate și centrele de date au nevoie de energie indiferent dacă bate vântul sau este senin.
Din acest motiv, o rețea care integrează volume mari de energie regenerabilă are nevoie și de surse controlabile. Acestea trebuie să poată porni rapid, să își modifice producția în funcție de cerere și să compenseze variațiile apărute în sistem.
În prezent, acest rol este îndeplinit frecvent de centrale pe gaze naturale, hidrocentrale, centrale nucleare, instalații de stocare prin pompare și, tot mai mult, de baterii. Motorul testat în Spania propune o altă variantă: producerea electricității prin arderea hidrogenului atunci când rețeaua are nevoie de rezervă.
Cum poate fi stocată energia în hidrogen
În perioadele în care producția solară sau eoliană depășește consumul, energia disponibilă poate fi folosită pentru alimentarea unor electrolizoare. Aceste echipamente separă apa în hidrogen și oxigen.
Hidrogenul rezultat poate fi comprimat, transportat sau depozitat pentru utilizare ulterioară. Atunci când producția regenerabilă scade, combustibilul poate alimenta un motor sau o turbină care transformă din nou energia chimică în electricitate.
Prin acest proces, hidrogenul funcționează mai degrabă ca un mijloc de stocare decât ca o sursă primară de energie. El nu este extras gata încărcat cu energie, ci trebuie produs folosind electricitate.
Avantajul principal este că poate fi păstrat pentru perioade mai lungi decât energia stocată în majoritatea sistemelor cu baterii. Hidrogenul ar putea acoperi zile sau chiar perioade sezoniere cu producție regenerabilă redusă, în timp ce bateriile sunt utilizate mai ales pentru echilibrarea pe intervale de minute sau ore.
Motorul poate răspunde rapid la cererea rețelei
Motoarele industriale au avantajul flexibilității. Pot porni relativ repede, pot funcționa la sarcini diferite și pot fi instalate în configurații formate din mai multe unități.
Într-o centrală modulară, operatorul nu trebuie să pornească întreaga instalație pentru a produce o cantitate redusă de energie. Poate activa numai motoarele necesare și poate adăuga alte unități pe măsură ce cererea crește.
Această capacitate este importantă într-o rețea dominată de surse variabile. Instalația nu trebuie să funcționeze permanent, ci să intervină atunci când apare un deficit de producție sau când sistemul are nevoie de stabilizare.
Wärtsilä consideră că motorul său poate fi folosit tocmai pentru echilibrarea sistemelor cu ponderi mari de energie eoliană și solară. Testul din Spania a urmărit să demonstreze că tehnologia poate funcționa nu doar într-un mediu controlat, ci și conectată la o rețea națională.
Hidrogenul nu elimină pierderile de energie
Principala problemă a acestei soluții este eficiența.
Electricitatea regenerabilă este folosită mai întâi pentru producerea hidrogenului. Combustibilul trebuie apoi comprimat, depozitat și transportat, iar la final este ars pentru a produce din nou electricitate. Fiecare etapă consumă energie.
Din cantitatea inițială de electricitate, numai o parte mai ajunge înapoi în rețea. Folosirea directă a energiei sau stocarea ei într-o baterie este, în general, mai eficientă atunci când intervalul de păstrare este scurt.
Din această cauză, un motor pe hidrogen nu ar avea sens ca instalație care produce continuu energie atunci când există alternative mai eficiente. Rolul său ar putea apărea în situațiile în care energia trebuie păstrată mult timp sau când sistemul are nevoie de o rezervă care pornește numai ocazional.
Hidrogenul ar funcționa astfel ca o poliță de asigurare energetică. Este ineficient pentru utilizarea zilnică, dar poate deveni valoros atunci când lipsa unei surse de rezervă ar pune în pericol stabilitatea rețelei.
Fără dioxid de carbon nu înseamnă fără emisii
Arderea hidrogenului nu produce dioxid de carbon, deoarece combustibilul nu conține carbon. Principalul produs al reacției este apa.
Totuși, un motor cu ardere internă poate genera oxizi de azot din cauza temperaturilor ridicate din cilindri. Aceste emisii trebuie controlate prin reglarea procesului de ardere și prin sisteme de tratare a gazelor evacuate.
Mai important este modul în care a fost produs hidrogenul. O mare parte din hidrogenul utilizat în prezent la nivel industrial provine din gaze naturale, prin procese care eliberează dioxid de carbon.
Numai hidrogenul produs folosind electricitate din surse cu emisii reduse poate susține în mod credibil afirmația unei producții energetice fără carbon. În lipsa acestei condiții, emisiile sunt doar mutate din locul în care funcționează motorul către instalația în care este fabricat combustibilul.
Unde ar putea fi folosit
Motoarele pe hidrogen ar putea deveni utile în rețelele electrice care dispun de cantități mari de energie solară și eoliană, dar nu au suficiente hidrocentrale, reactoare nucleare sau capacități de stocare de lungă durată.
Ele pot fi instalate în apropierea unor parcuri regenerabile, în zone industriale sau lângă mari consumatori care au nevoie de alimentare continuă.
Centrele de date reprezintă o posibilă aplicație. Acestea consumă permanent cantități mari de energie și au nevoie de surse de rezervă capabile să pornească rapid. Hidrogenul ar putea înlocui, în anumite situații, generatoarele diesel folosite în prezent pentru intervenții de urgență.
Tehnologia ar putea fi utilizată și în regiuni izolate, pe insule sau în sisteme energetice unde extinderea rețelelor de transport este dificilă. Viabilitatea economică va depinde însă de accesul la hidrogen, de costul acestuia și de numărul de ore în care instalația trebuie să funcționeze.
O demonstrație tehnică, nu o revoluție energetică
Testul din Spania confirmă că un motor industrial poate funcționa integral cu hidrogen și poate furniza energie într-o rețea reală. Este o realizare tehnică relevantă, mai ales într-un domeniu în care multe echipamente sunt prezentate drept pregătite pentru hidrogen fără să fi funcționat vreodată cu acest combustibil în proporție de 100%.
Demonstrația nu răspunde însă tuturor întrebărilor. Nu arată că hidrogenul verde poate fi produs în cantități suficiente, că prețul său va deveni competitiv sau că infrastructura de transport și depozitare poate fi construită rapid.
Motorul nu rezolvă nici pierderile energetice ale întregului proces. O rețea nu va transforma electricitatea în hidrogen și apoi înapoi în electricitate decât atunci când flexibilitatea și durata stocării justifică energia pierdută.
Wärtsilä nu a demonstrat că hidrogenul poate înlocui toate centralele convenționale. A demonstrat ceva mai precis: că hidrogenul poate alimenta o sursă controlabilă, capabilă să intervină atunci când vântul și soarele nu sunt suficiente.
Într-un sistem energetic bazat tot mai mult pe producție variabilă, tocmai această funcție de rezervă poate fi partea care contează.
