Technologie wodorowe w służbie budownictwa

W ostatnich latach daje się zauważyć wyraźne przyspieszenie w zakresie wykorzystania wodoru jako paliwa, a nie tylko jako substratu w procesach chemicznych. Technologie wodorowe są także szansą na dekarbonizację budownictwa i rozwój niezależności energetycznej budynków. Jak dzisiaj wygląda rozwój tej technologii ?

„Tak, przyjaciele, sądzę, że kiedyś woda będzie wykorzystywana jako paliwo, że wodór i tlen, z których się składa, użyte oddzielnie lub łącznie, staną się niewyczerpanym źródłem ciepła i światła, i to o sile, jakiej nie może mieć węgiel. Przyjdzie dzień, że ładownie parowców i tendry lokomotyw zamiast węgla napełnione będą tymi dwoma sprężonymi gazami, które będą się palić w paleniskach z olbrzymią wydajnością kaloryczną. Tak więc nie ma się o co obawiać. Dopóki ziemia będzie zamieszkana, zaspokoi potrzeby swoich mieszkańców, nie zabraknie im nigdy światła ani ciepła, tak samo jak produktów roślinnych, mineralnych czy zwierzęcych. Dlatego sądzę, że gdy złoża węgla się wyczerpią, będziemy palić i grzać wodą. Woda jest węglem przyszłości.”

Te optymistyczne słowa Juliusza Verne pochodzące z książki „Tajemnicza Wyspa” wydanej w 1875 roku brzmią zaskakująco. A jednak coraz szybszy rozwój technologii wodorowych sprawia, że stają się one powoli rzeczywistością.

W ostatnich latach daje się zauważyć wyraźne przyspieszenie w zakresie wykorzystania wodoru jako paliwa, a nie tylko jako substratu w procesach chemicznych. Na dużą skalę rozwija się produkcja tak zwanego zielonego wodoru, powstają nowe fabryki elektrolizerów, farmy wiatrowe i słoneczne, dedykowane produkcji wodoru. Wg strategicznych planów Unii Europejskiej wkrótce zacznie się budowa infrastruktury wodorowej: wodoroportów, wodorociągów, podziemnych magazynów wodoru.

Technologie wodorowe są także szansą na dekarbonizację budownictwa i rozwój niezależności energetycznej budynków. Coraz częściej słyszy się o kryzysie sieci przesyłowych energii elektrycznych spowodowanym dynamicznym rozwojem energetyki producenckiej i nadprodukcją energii w dni słoneczne. Powoduje to spadek rentowności inwestycji w OZE, a także marnowanie wytworzonej energii lub konieczność wyłączania instalacji w najbardziej efektywnych momentach. Rozwiązaniem tych problemów mogą być wodorowe magazyny energii. To nowinka technologiczna nad którą pracuje wiele firm zarówno zagranicznych np. Home Power Solutions z Niemiec, Mahytec z Francji czy Frakoterm z Polski.

Jak działa wodorowy magazyn energii ?

Sercem systemu jest elektrolizer – urządzenie, które za pomocą energii elektrycznej w procesie elektrolizy rozdziela cząsteczki wody na wodór i tlen. Tlen uwalniany jest do atmosfery a wodór sprężany i magazynowany.

Następnie zmagazynowany wodór może być wykorzystany w dowolny sposób, najczęściej w tak zwanym ogniwie paliwowym jest ponownie łączony z tlenem dzięki czemu powstaje energia elektryczna oraz ciepło. Ciepło teoretycznie jest produktem odpadowym, ale w praktyce inżynierskiej może być wykorzystane np. do ogrzewania budynku, podgrzewania ciepłej wody lub w procesach technologicznych w przemyśle. Dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego sprawność całego systemu osiąga 70-80%.

Co ważne, w ogniwie paliwowym nie zachodzi proces spalania. Pozwala to na uniknięcie emisji szkodliwych związków, m.in. tlenków azotu, siarki, węglowodorów (powodujących powstawanie dziury ozonowej) oraz tlenków węgla.

Kotły wodorowe

Innym kierunkiem rozwoju technologii wodorowych do szerokiego zastosowania jest opracowanie kotła wodorowego. To urządzenie w zasadzie identyczne, jak tradycyjne kotły gazowe, ale przystosowane do spalania wodoru. Problemem spalania wodoru na większą skalę są powstające zanieczyszczenia tj. tlenki azotu, siarki itp. W celu ich wyeliminowania można zastosować technologię spalania w czystym tlenie lub układy filtrów i katalizatorów spalin. Nad budową kotła wodorowego pracują zarówno uznane w branży gazowej firmy jak De Dietrich, Viessmann czy też Immergas, a także polska firma technologiczna SES Hydrogen.

Korzyści z wykorzystania wodorowych magazynów energii mogą być szczególnie obiecujące w przypadku budynków edukacyjnych. Na wielu szkołach czy przedszkolach samorządy zainstalowały potężne instalacje fotowoltaiczne, produkują one energię głównie w okresie letnim, kiedy szkoły i przedszkola są w zasadzie zamknięte, autokonsumpcja jest więc znikoma. Energię trzeba za darmo oddawać do sieci, a coraz częściej zakłady energetyczne nie chcą jej w ogóle przyjmować w momencie największej produkcji. Rozwiązaniem mogłoby być magazynowanie wytworzonej energii w postaci wodoru i następnie jego wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej oraz ciepła w sezonie jesienno- zimowym. W wielu przypadkach pozwliłoby to na zapewnienie w zasadzie kompletnej autonomii energetycznej, a przynajmniej znaczące zredukowanie zapotrzebowania na energię kupowaną z sieci. Ważną korzyścią w ujęciu globalnym byłoby także zbilansowanie produkcji i konsumpcji w cyklu sezonowym i odciążenie tym samym sieci przesyłowych.

Projekty studialne

Środowisko architektoniczne nie jest świadome potencjału jaki wiąże się z zastosowaniem technologii wodorowej. Projektanci często nie wiedzą jak takie systemy projektować w nowych obiektach lub jak te systemy integrować w obiektach już istniejących.

Pracownia Architekt Piotr Jański prowadzi aktualnie studia nad trzema projektami:

1. Przedszkola w Dziećmorowicach, które wkrótce zostanie doposażone w turbinę wiatrową oraz bateryjny magazyn energii. Kolejnym krokiem powinien być wodorowy magazyn energii który dałby przedszkolu całkowitą niezależność energetyczną
2. Budynek Domu Pomocy Społecznej w Ostrowie Wielkopolskim – to obiekt plus energetyczny, zainstalowana na dachu elektrownia wiatrowa o mocy około 270 KW produkuje więcej energii niż jest zużywane w budynku. Jednakże ze względu na produkcję głównie w sezonie letnim i brak możliwości magazynowania energii, rachunki za prąd są nadal wysokie. Tu również wodorowy magazyn wydaje się idealnym rozwiązaniem.
3. Trzeci obiekt to projektowany dom jednorodzinny w którym chcemy wypracować optymalny kosztowo system dostępny dla wielu inwestorów zainteresowanych zmniejszeniem rachunków za energię, niezależnością energetyczną i ekologicznymi, zeroemisyjnymi rozwiązaniami.

Architekt Piotr Jański

Nie przegap okazji!!!

zapisz się do naszego newslettera