Wodór w porcie i na lądzie z fińskiego wiatru i słońca

Na północy Finlandii buduje się centrum wykorzystujące w sposób kompleksowy energetykę odnawialną i wodór. W leżącym nad Zatoką Botnicką Vaasa postawiono na rozwiązanie wodorowe do wytwarzania i magazynowania energii elektrycznej. Na rozwój projektu miasto i  firmy działające w Vaasa otrzymały 14 mln EUR wsparcia inwestycyjnego. Istotnym uzupełnieniem projektu jest powołane pod koniec 2024 r. nowe konsorcjum pod przewodnictwem University of Vaasa z budżetem ponad 8,5 mln EUR.

Magazynowanie i produkcji energii elektrycznej oparte będzie na produkcji wodoru, do którego będzie wykorzystywana energia ze źródeł odnawialnych. Na ten ambitny projekt Vaasa otrzymało z Ministerstwa Gospodarki i Zatrudnienia Finlandii pomoc inwestycyjną w wysokości ponad 14 mln EUR w grudniu 2021 r.  Cztery podmioty  w Vaasa będą współpracować przy projekcie przekształcania energii wiatrowej w wodór i energię elektryczną.  

EPV Energy, Vaasan Sähkö i Wärtsilä mają na celu zbudowanie systemu Power-to-X-to-Power, który umożliwi nowy sposób magazynowania energii odnawialnej. Umożliwi on również przeprowadzenie pilotażu rozwiązania do produkcji energii opartej na wodorze, które będzie odpowiednie dla globalnego rynku eksportowego.

- Ten projekt rozwojowy o unikalnych rozmiarach ma na celu produkcję wodoru ze źródeł energii odnawialnej i przechowywanie go do późniejszego wykorzystania jako paliwa do wytwarzania energii elektrycznej — podkreślił Hans-Alexander Öst. dyrektor ds. rozwoju w Vaasan Sähkö i podkreślił, że Energia będzie wytwarzana w najnowocześniejszej elektrowni silnikowej opracowanej przez Wärtsilä informuje EPV. 

Öst wyjaśnił po przyznaniu środków na realizację projektu, że „Rozwiązanie to umożliwi na przykład wykorzystanie energii odnawialnej do produkcji wodoru, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną jest niskie. Wykorzystanie zgromadzonego wodoru do produkcji energii elektrycznej możliwe będzie w generatorze zasilanym wodorem, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrośnie. Zapewni to bardzo potrzebną elastyczność na rynku energii elektrycznej”.  

Wodór w silniku i systemie

- Nowością projektu jest połączenie produkcji, magazynowania i wykorzystania odnawialnego wodoru w elektrowni w której będą wykorzystywane silniki zasilane wodorem. System produkcji zostanie zintegrowany z rynkiem energii elektrycznej i lokalną siecią ciepłowniczą – wyjaśnił istotę działania układu energetycznego Jukka Lehtonen, wiceprezes ds. technologii i zarządzania produktami w Wärtsilä Energy, cytuje EPV.

Lehtonen podkreśla, że jest wyzwanie technologiczne, bo „elektrownia z generatorami napędzanymi silnikami musi zostać zaprojektowana i przetestowana tak, aby nadawała się do wykorzystania wodoru”. Jego zdaniem „Projekt reprezentuje nowy sposób myślenia o integracji systemów do wykorzystania odnawialnych paliw bezemisyjnych i będzie służyć jako model nowych możliwości na rynku globalnym”. 

- Planowany system obejmuje instalację elektrolizy do produkcji wodoru z odnawialnej energii elektrycznej i wody, magazyn wodoru i elektrownię wodorową do produkcji energii elektrycznej z magazynowanego wodoru – opisuje projekt Reetta Kaila, dyrektor ds. zrównoważonych paliw i środowiska w Wärtsilä Energy i informuje, że „Ciepło wytwarzane jako produkt uboczny procesów będzie kierowane do podziemnych zbiorników magazynowych ciepła w celu zapewnienia dostaw do systemu ciepłownictwa miejskiego”. 

Zapowiedziano, że system energetyczny w przyszłości będzie składał się z wielu różnych komponentów. Oprócz tradycyjnych inwestycji produkcyjnych, należy zrobić znacznie więcej, aby utrzymać system energetyczny pod kontrolą.

Wodorowy prąd i ciepło 

- Duża część energii, której będziemy używać w przyszłości, będzie pochodzić z energii słonecznej i wiatrowej – przewiduje Niko Paaso, wiceprezes EPV Power, który odpowiada za oddzielną produkcję energii elektrycznej przez EPV Energy.

Paaso Uzasadnia to tym, że „Ponieważ dostępność nowej energii elektrycznej będzie zależeć od natury, nowy system energetyczny będzie trudniejszy do kontrolowania, dlatego będziemy potrzebować sposobów na magazynowanie energii elektrycznej o zerowej emisji i wykorzystywanie jej do zaspokajania zapotrzebowania energetycznego społeczeństwa”.

Podkreśla się, że wodór produkowany z energii elektrycznej jest jednym ze sposobów na zaspokojenie tych wymagań. Przyszła instalacja do produkcji wodoru jest postrzegana jako ważna część wytwarzania energii i rozwiązań o zerowej emisji do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. „W tym przypadku celem jest zintegrowanie ciepła z produkcji wodoru i energii w istniejących jaskiniach skalnych regionu w celu magazynowania ciepła, przy jednoczesnej maksymalizacji ogólnej wydajności systemu” – wyjaśnia  Niko Paaso. 

Istotnym uzupełnieniem projektu jest powołane pod koniec 2024 r. nowe konsorcjum pod przewodnictwem University of Vaasa. Będzie ono badać cykl energetyczny wodoru i argonu w celu uzyskania zerowej emisji netto – informuje działający na Uniwersytecie Vaasa News Hub. 

Wodór i argon na uniwersytecie

Konsorcjum projektu Integrated Hydrogen-Argon Power Cycle (iHAPC), kierowane przez University of Vaasa, ma na celu zrewolucjonizowanie sektora energetycznego poprzez zaprezentowanie zrównoważonego cyklu energetycznego wodoru i argonu (H-APC) w skali pilotażowej. Koncepcja ta ma na celu osiągnięcie bezprecedensowej wydajności wytwarzania energii przy zerowej emisji netto – wyjaśniają autorzy projektu.

Cykl energetyczny wodoru i argonu może mieć znaczący wpływ na sektor energetyczny. Umożliwia on pełną waloryzację zielonego wodoru poprzez jego spalanie w atmosferze argonu wraz z tlenem uzyskanym z elektrolizy. Wykorzystanie argonu i tlenu pozyskiwanego z recyrkulacji  zamiast powietrza nie tylko zwiększa wydajność spalania wodoru o 10-20%, ale także pozwala na zerową emisję netto. Ponieważ nie jest potrzebny komin wydechowy, woda pozostaje praktycznie jedynym produktem spalania, który można ponownie wykorzystać jako paliwo w ramach koncepcji.

Konsorcjum projektu składa się z organizacji badawczych i firm przemysłowych. Trzyletni projekt iHAPC (2025-2027) otrzymał budżet w wysokości 8,55 mln euro. Projekt jest finansowany głównie przez Business Finland, a pozostałe środki pochodzą od zaangażowanych w badania  firm i instytutów badawczych. Podkreśla się, że „Wraz z partnerami projekt wzmocni globalną obecność fińskich technologii w obszarze zrównoważonej produkcji energii”.

– Uniwersytet w Vaasa odgrywa kluczową rolę w promowaniu innowacyjnych rozwiązań energetycznych, kładąc silny nacisk na zrównoważony rozwój. Dzięki naszemu doświadczeniu w analizie paliw, modelowaniu i symulacji, testowaniu układów napędowych i rozwoju sterowania jesteśmy dobrze przygotowani i podekscytowani, aby poprowadzić ten projekt – informuje  profesor Maciej Mikulski z Uniwersytetu w Vaasa na portalu News Hub. 

Prof. Mikulski liderem iHAPC

Prof. Mikulski kieruje Efficient Powertrain Solutions (EPS) i pełni funkcję lidera projektu iHAPC. Oprócz Uniwersytetu Vaasa, w projekcie biorą udział VTT Technical Research Centre of Finland i University of Oulu. Partnerami przemysłowymi są Wärtsilä, Parker Hannifin Manufacturing Finland Oy, Vahterus Oy, Vaisala Oyj i TotalEnergies SE. Kierownikiem  projektu jest Ksenia Siadkowska z Uniwersytetu w Vaasa. 

– Cykl energetyczny wodoru i argonu to przełomowe badania i wspiera długoterminowy cel programu WISE, jakim jest znaczny wzrost przychodów z fińskiej technologii dekarbonizacji – stwierdza Rasmus Teir, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju i koncepcji przyszłych zakładów w Wärtsilä Energy, informuje portal News Hub. Jest to pierwszy projekt wykorzystujący wspólne laboratorium energetyczne

Partnerzy konsorcjum iHAPC wniosą do projektu swoje kluczowe obszary wiedzy. Firmy odpowiadają  za opracowanie technologii wspomagających dla iHAPC. Prototypowanie i skalowanie testów do średniej prędkości obrotowej zapewniają organizacje badawcze.

Prof. Mikulski napisał, że „Projekt zakończy się demonstracją technologii H-APC, potwierdzającą jej wydajność i potencjał jako wykonalnego, skalowalnego rozwiązania dla przyszłości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla”. Projekt iHAPC jest pierwszym, który wykorzystuje wspólne laboratorium energetyczne zlokalizowane na Uniwersytecie w Vaasa. Laboratorium zostało utworzone wspólnie z Wärtsilä, VTT i Uniwersytetem w Oulu. Będzie służyć jako centrum doskonałości w zakresie technologii spalania w regionie.

Projekt jest częścią programu ekosystemu Wide & Intelligent Sustainable Energy (WISE) prowadzonego przez Wärtsilä i powiązanego z właściwymi europejskimi sieciami badawczymi. Zdaniem lidera projektu partnerstwo nauki i biznesu zapewni osiągnięcie przyszłości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla. Znalezienie najlepszych rozwiązań w zakresie energii odnawialnej możliwe jest tylko o oparciu o szeroką współpracę w projektowaniu i wdrażania innowacji.

H2Excellence 

H2Excellence ze strony fińskiej realizowany jest przez Vamia, Vaasa University of Applied Sciences (coordinator) oraz klaster Merinova. Ma on na celu stworzenie platformy współpracy doskonałości (Collaborative Platform of Excellence - CoVE) skoncentrowane na rozwoju technologii ogniw paliwowych i zielonego wodoru. Jest to projekt edukacyjny, który ma przygotować studentów do wykorzystania technologii wodorowych w badaniach i praktyce biznesowej.

Projekt rozpoczął się 15 czerwca 2023 i będzie wykonywany do 14 czerwca 2027. Edukacja studentów będzie odbywała się w uczelniach partnerskich w ramach Erasmus+ KA3 Support for Policy Reform Centers of Vocational Excellence. Na działania przeznaczono budżet zbliżony prawie do 4 mln EUR. 

Przeznaczony jest on na programy szkoleniowe i rozwojowe w celu prowadzenia edukacji i wykształcenia umiejętności studentów wymaganych w tym sektorze. Centra doskonałości są rozwijane w pięciu krajach europejskich (Portugalia, Hiszpania, Francja, Finlandia i Włochy). 

Centra mają na celu integrację uniwersytetów, firm i dostawców VET (Vocational education and training) w regionach, skupiając się na różnych częściach łańcucha produkcji wodoru. Celem jest opracowanie transnarodowych, wspólnych programów nauczania i permanentnego uczenia się także w czasie wykonywania projektów i zawodu inżyniera.

Zapewniona będzie interakcja biznesu z uniwersytetami w celu zrozumienia najnowszych technologii, opracowania programów wymiany dla nauczycieli, studentów i pracowników VET. Rozwijane będzie partnerstwo między przedsiębiorstwami i naukowcami, mapowanie ekosystemów regionalnych i integracja z krajowymi i regionalnymi ekosystemami gospodarczymi i innowacyjnymi. 

H2Excellence realizowany jest przez 21 partnerów z siedmiu krajów UE, uczestniczących w Erasmus+. Zadania są realizowane  zgodnie z celami UE w zakresie zielonego Ładu i transformacji energetycznej. Projekt wspiera tworzenie niezbędnej infrastruktury do rozwoju doskonałości zawodowej w europejskim sektorze wodoru. Zdaniem jego inicjatorów i uczestników „Przyczyni się do rozwoju sektora w kierunku wysokiej jakości miejsc pracy i możliwości długiej kariery”. Daje również szanse na przygotowanie do działania w warunkach innowacyjnej i zrównoważonej gospodarki.