Advantages of H2
SotayTank ile Enerji Dönüşümü
SotayTank ile Enerji Dönüşümü
SotayTank, zamanla su yumuşatma cihazlarımızın reçinesi için kullanılan cam elyaf tankı, diğer sektörlere yönelik yüksek kaliteli bir kompozit ürün olan “Tip IV” olarak geliştirmeyi hayal etti. Özellikle enerji depolama pazarı için.
Amacı, hidrojeni barındırabilecek şekilde tanklar tasarlamaktır. Yüksek basınçlı gaz halinde depolama prensibi doğrultusunda enerji taşıma tasarımına entegre edilecek depolama tankları.
Hidrojenin temiz, yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak potansiyeli açıkça ortaya çıktığından, enerji uygulamaları için gereken büyük miktarlardaki H2’yi nasıl depolamanın en iyi yolunun ne olduğu konusunda pazarda farklı görüşler bulunmaktadır.
Cam elyaf silindirler, karbon elyaf hidrojen depo tankları
Yenilenebilir Depolama. Enerjinin Etkili Bir Şekilde Hidrojen Formunda Saklanması
Hidrojen, gerçekten geleceğin enerji taşıyıcısı haline gelmelidir, bu nedenle her zaman kullanılabilir olmalıdır. Bu bağlamda, etkili depolama ve dağıtım yöntemlerini geliştirmek kritik bir meseledir. Şu anda, üreticilerin teknik ve ekonomik istikrarlı özellikler sunana kadar hidrojenin depolanması, endüstrideki şişelerin durumunda, yoğunluk ve yoğunluk açısından en iyi uzlaşmayı sunan bir çözüm olarak kabul edilmektedir.
Saklama yöntemi hidrojenin haline bağlı olarak üç farklı stratejiye ayrılmıştır (katı, sıvı ve gaz). Ancak gaz halinde depolama, geleceğe yönelik en umut verici seçenek olarak kalmaktadır.
Depolama modu ve basınçlarına ilişkin ilerlemeler, endüstride dağıtılan şişelerin durumunda 200 bardan 350 bara çıkışla kaydedilmiştir. NPROXX’un 500 bar Tip IV basınçlı kapları artık sertifikalıdır. Bu kaplar dünya genelinde hidrojen taşımayı ve depolamayı müşterilere sağlamaktadır. Şu anda, geliştirmeler 700 barlık basınçlara dayanabilen depolama tanklarına yönlendirilmektedir.
Daha kolay ve verimli bir taşıma için, hidrojen, ‘Tip IV’ (genellikle karbon elyaf) kompozit malzemelerle kaplı tanklarda veya şişelerde depolanır. Bu durumda, astar yükü taşımaz, yalnızca hidrojen sızdırmazlığını sağlar. Polimerlerin özel özellikleri, tankın yorgunluk dayanımını önemli ölçüde artırır ve düşük yoğunluğu, toplam kütleyi azaltmaya olanak tanır. Bu kombinasyon, Tip III tanklarıyla (700 bar) karşılaştırılabilir yüksek basınç seviyelerine ulaşmayı mümkün kılar. Tip IV hidrojen depolama şu anda en gelişmiş teknolojidir.
Şu anki tip IV depo tanklarının geliştirilmesi, üreticilerin belirlediği teknik ve ekonomik özellikler göz önüne alındığında, yanlış boyutlandırılmış bir tankın güvenlik, güvenilirlik, performans ve maliyet açısından ciddi sonuçları olabilir. Tankların performansını ve dayanıklılığını artırmak için hala ilerlemeler ve çeşitli testler gerekmektedir.
Bu bağlamda, SotayTank şirketi içindeki yatırım projesi yer almaktadır. Hidrojenin enerji depolama ve taşıma alanındaki uygulamalar için tip IV kompozit karbon/epoksi depo tanklarında depolanması konusunu inceledik. Amacımız, tankın farklı bileşenlerinin hasar mekanizmalarını belirlemek, bunların normal servis koşullarındaki dayanıklılığını (kazalar/olaylar dışında) tespit etmek ve teknoloji, tasarım, geliştirme ve karakterizasyon araçları hakkında deneyim sağlamaktır.
Bu hedeflere ulaşmak için şu adımlar gerekmektedir:
- Kullanılan malzemelerin mekanik ve fiziksel davranışını karakterize etmek
- Yüksek basınç altında sızdırmazlığını garanti etmek için hızlandırılmış yorgunluk testleri yapmak
- Malzemelerin fiziksel özellikleri ve hasarlarına ilişkin veritabanlarını geliştirmek için çok ölçekli simülasyonlar yapmak
- Tam depo tanklarının simülasyonu için mühendislik bürolarına davranış yasaları ve boyutlandırma kriterleri sunmak.
Bu süreç, yatırım yardımı projesi içinde sunulmaktadır. Araştırma ve geliştirme faaliyetlerimiz, bu tankları oluşturan malzemelerin mekanik dayanıklılığını zaman içinde iyileştirmeyi içerir. Mükemmel sızdırmazlık sağlamak için yüksek basınçlı dolum ve geçirgenlik döngülerini içeren hızlandırılmış yorgunluk testleri yapmamız gerekmektedir. Bu çalışmalar, malzemelerin davranışının bilimsel temellerini atmaya ve tankların tasarım kriterlerini belirlemeye katkıda bulunacaktır.
Bu araştırma çalışmaları sayesinde, SotayTank, son kullanıcı için maksimum güvenliği sağlamak için uygulanması gereken güvenlik standartlarını belirlemede etkili bir aktör haline gelmektedir.
SotayTank için bir diğer araştırma alanı, şişelerin kullanımı sırasında kontrol teknolojilerinin geliştirilmesidir. Bu adım aynı zamanda kullanıcıların güvenliği için hayati önem taşır ve mikroçatlaklar gibi kusurların olmadığından emin olmak için bu tür anormallikleri tespit etmek için akustik emisyon gibi yıkıcı olmayan kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir.
Hidrojen, muhtemelen tüm elementlerin en hafifi ve güçlüsüdür. Bu iki özellik göz önüne alındığında, büyük miktarda hidrojeni bir yakıt hücresine veya termal motoruna sağlamak büyük bir öneme sahiptir. Dolayısıyla hidrojen, bir kamyon veya tren gibi mobil bir uygulamada yakıt hücresini beslemek için yeterli yakıtı tutabilecek yüksek yoğunlukta depolanmalıdır. Bu amaca ulaşmanın iki ana erişilebilir yolu, H2’yi yüksek basınçlı gaz veya kriyojenik sıvı olarak depolamaktır.
Her iki yaklaşımın avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Büyük miktarların taşındığı zamanlar için sıvı depolama, hacmi büyük ölçüde azaldığı için daha iyi çalışabilir. Örneğin, kriyojenik sıvıların büyük miktarda hidrojen taşıma amacıyla sıkça kullanıldığı, Orta Doğu’da doğalgazın devasa tank gemileri ile taşındığı gibi. Ancak bu seçenek, hidrojenin modern çeşitli kullanım yöntemlerine uygun bir çözüm sunmamaktadır. SotayTank olarak, hidrojenin günlük depolama savaşının zaten ve gelecekte, sağlam ve hafif karbon fiber tip IV basınçlı kaplarda yüksek basınçlı gazla kazanıldığına inanıyoruz.
Hidrojen aracı
Hidrojen Motoru
Hidrojenin fiziko-kimyasal özellikleri, “benzin” tipi kontaklı ateşlemeli bir motorda yakıt olarak kullanım için iyi bir aday yapar. Temel avantaj, çevresel denge ile ilgilidir: hidrojenin oksijenle yanması, başta su ve ısı olmak üzere yalnızca azot oksitlerini (NOx) üretir. Bununla birlikte, bu çözümün çok yüksek verimliliği ve çok düşük NOx emisyonları elde etmek için özgül uyarlara ihtiyaç duyduğu bir gerçektir. Özellikle hidrojenin çok fakir bir karışımda hızla yanma kapasitesi gibi hidrojenin farklı özelliklerinden yararlanmak gereklidir.
Hidrojenin içten yanmalı bir motorda kullanılması, termal motorlar ve hibrid tahrik konusundaki son gelişmelere dayalı olarak kullanılmaktadır. Bu sayede, yakıt hücreleri için şu anda kullanılanlardan daha sağlam ve olgun teknolojiler kullanarak %50’nin üzerinde bir verim elde etmek mümkün olabilir. Bu, hidrojen üretim ve dağıtım zincirinin tümünün doğrulamasının başlatılmasına izin verir, çünkü mevcut endüstriyel üretim araçlarından başlanabilir.
Elektrikli Araçlarda Yakıt Hücresi
Uzun vadede, otomobil üreticileri ayrıca elektrikli araçlar için elektrik üreteci olarak yakıt hücreleri (veya Yakıt Hücresi) ile ilgilenmektedir. Bu, bataryalarla çalışan elektrikli araçların menzil sınırlaması ve batarya şarj süresi ile karşı karşıya olduğu bugünlerde, bataryalarla çalışan elektrikli araç çözümlerini tamamlamak amacıyla yapılmaktadır. Ardından hidrojen, aracı tahrik eden elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılır. Hidrojen, enerji performansı ve emisyonlar açısından yakıt hücreleri için en iyi enerji taşıyıcılarından biridir. Genellikle birçok çalışma koşulunda %50’nin üzerinde verime sahiptir, bu da mevcut benzinli motorlara göre önemli bir avantaj sağlar.
Hava ve hidrojen karışımı ile beslenen hücre, hidrojenin kimyasal enerjisini elektrolizin ters prensibine göre elektrik enerjisine dönüştürür. Hidrojeni hava oksijeniyle (ince katalizatör, platinle kaplı ince zarlar) reaksiyona sokarak, yakıt hücreleri sadece karbon dışında hiçbir emisyon üretmeden elektrik üretmeyi sağlar. Bu prensip 1839’a kadar gitmektedir! Uzun süredir roketlerdeki elektrik üretimi için kullanılmaktadır.
Hidrojenden elektriğe
Elektriğin depolanması ve ağlara enjekte edilmesi için hidrojen.
Enerjinin hidrojen olarak depolanması, yenilenebilir enerjilerin (rüzgar ve güneş) aralıklı doğasını elektirik üretim kapasitesini optimize ederek aşmayı sağlar.
Yenilenebilir enerji karışımının geliştirilmesi çerçevesinde, elektroliz, ağın fazla enerjiye sahip olduğu durumlarda (yani elektrik üretimi tüketimini aştığında) hidrojeni ihtiyaca göre kısa veya uzun bir süre boyunca depolamayı sağlar. Aksine, ağın eksik olduğu durumlarda, mevcut hidrojen yakıt hücrelerinde elektrik üretmek için yeniden kullanılabilir.
Hidrojen ayrıca doğrudan gaz şebekelerine enjekte edilebilir; birincisi, ilgili endüstriyel birimlere karbonsuz enerji sağlamak için, ikincisi ise mevcut fosil yakıtların yerine geçerek endüstriyel işlemlerin karbonsuzlaştırılmasına katkıda bulunmak için. Örnek olarak, demir cevherinin indirgenmesinden kaynaklanan çelik üretiminde görülmektedir.
Bu indirgeme işlemi şu anda kömür kullanılarak gerçekleştirilirken, gelecekte karbonsuz hidrojen kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Enerji Geçişinde Hidrojen
Hidrojenin Enerji Geçişindeki Rolü.
Yenilenebilir veya düşük karbon içerikli depolanmış moleküler hidrojenin enerji değerlendirmesi iki ana şekilde yapılır:
- Hidrojenin oksijenle doğrudan yanması yoluyla ısı olarak.
- Yakıt hücresi (Fuel Cell – FC) aracılığıyla elektrik olarak.
Her iki durumda da, genel reaksiyon sadece su üretir ve üretilen enerji çeşitli yollarla kullanılabilir. Hidrojen, enerji geçişini başarıyla gerçekleştirmek için üç temel amaçla ilişkilendirilir.
Hidrojen, ulaşımın karbonsuzlaştırılmasında kullanılır.
Hareketlilik için olanaklar büyük öneme sahiptir, çünkü temiz hareketlilik çözümü olan hidrojen, doğrudan yanma veya yakıt hücresi aracılığıyla, emisyonları büyük ölçüde azaltmaya olanak tanır.
Hidrojenin Ulaşımdaki Rolü: Bazı Sayısal Veriler.
Bir dizel araç ömrü boyunca 40 ile 45 ton CO2 üretirken, reforming yoluyla üretilen hidrojenli bir araç biraz daha fazla 35 ton üretir ve yenilenebilir elektroliz yoluyla üretilen bir hidrojen aracı sadece 15 tonun altında üretir.
Hidrojenli araçlar, içten yanmalı motorlu geleneksel araçlara göre en fazla %74 daha düşük karbon etkisine sahiptir.
HİDROJEN Hakkında Sıkça Sorulan Sorular
-
Sorunun cevabını göster Yeşil, gri, mavi ve sarı hidrojen: Ne hakkında konuşuluyor?
Yeşil, gri, mavi ve sarı hidrojen: Ne hakkında konuşuluyor?
- Yeşil hidrojen, sadece yenilenebilir enerjilerden elde edilen elektrikle su elektrolizi yoluyla üretilir;
- Gri hidrojen, kömür veya doğal gaz gibi fosil kaynaklar kullanılarak termokimyasal işlemlerle üretilir;
- Mavi hidrojen, gri hidrojenle aynı şekilde üretilir, ancak üretim sırasında açığa çıkan CO2 yakalanır ve yeniden kullanılır veya depolanır;
- Sarı hidrojen, özellikle Fransa’ya özgüdür ve yeşil hidrojen gibi su elektrolizi ile üretilir, ancak elektrik çoğunlukla nükleer enerjiden sağlanır.Ademe nedavno terminolojiyi değiştirmeyi önerdi. Daha önce “yeşil” olarak adlandırılan hidrojen artık “yenilenebilir” olarak adlandırılıyor, “gri” hidrojen “fosil” olarak adlandırılıyor ve son olarak “mavi” ve “sarı” hidrojenler “düşük karbonlu” olarak adlandırılıyor.
-
Sorunun cevabını göster Hidrojen nasıl depolanır?
Hidrojen nasıl depolanır?
Dihidrojen, yoğun enerji yoğunluğuna sahip bir maddedir (1 kg hidrojen, yaklaşık 3 kg petrol içeren kadar enerji içerir) ancak düşük hacimsel yoğunluğa sahiptir. Kullanılabilir bir hacimde depolayabilmek için dönüştürülmesi gerekmektedir.
- 700 bar’a kadar sıkıştırarak: Bu şekilde 7 litre hidrojen, 1 litre benzin kadar enerji içerebilir;
- Daha fazla sıkıştırma için -253°C sıcaklıkta sıvılaştırarak: 4 litre sıvı hidrojen, 1 litre benzin kadar enerji içerir.
Hidrojenin yoğunlaştırılması daha düşük basınçlarda çalışmayı mümkün kılar, ancak daha fazla enerji gerektirir, bu da onu daha maliyetli hale getirir.
Kullanım amaçlarına bağlı olarak birçok depolama yöntemi bulunmaktadır (bataryalar, tuzlu mağaralarda toplu depolama gibi).
-
Sorunun cevabını göster Hidrojen nasıl kullanılır?
Hidrojen nasıl kullanılır?
Hidrojenin şu anda iki ana kullanım alanı vardır: bir yandan, amonyak (gübre) ve metanol üretimi için hammadde olarak kullanılır; diğer yandan, ham petrolün rafine edilmesi süreçlerinde petrol ürünleri, yakıtlar ve biyoyakıtlar elde etmek için bir reaktif olarak kullanılır.
Ancak hidrojenin potansiyel kullanımları çok çeşitlidir ve birçok sektörün dekarbonizasyonu ve enerji geçişini desteklemek için büyük bir potansiyele sahiptir.
-
Sorunun cevabını göster Hidrojenin geleceği nasıl?
Hidrojenin geleceği nasıl?
Dekarbonize edilmiş hidrojenin yaygınlaştırılması, on yılın sonuna kadar düşünülmelidir ve tam gelişimi muhtemelen bir sonraki on yıl için olacaktır. Bu, bazı engellerin aşılmasını gerektirir.
Düşük Maliyetler
Yeşil hidrojen çok pahalıdır ve maliyetlerin tüm değer zincirinde azaltılması durumunda yürütülebilir, bunlar yenilenebilir enerji üretim maliyeti (güneş, rüzgar) ile başlar ve aynı zamanda elektrolizörler veya yakıt pilleri maliyetini içerir. Dekarbonize hidrojen ne kadar maliyeti?
Dekarbonize hidrojen ne kadar maliyeti?
Elektroliz yöntemiyle hidrojen üretmek, şu anda buhar reformasyonundan 2-3 kat daha pahalıdır ve CO2 yakalama ile reformasyondan 2 kat daha pahalıdır. Bu yöntem şu anda yüksek saflık seviyesi gerektiren elektronik gibi belirli kullanımlar için ayrılmıştır.
Değer zincirinin karmaşıklığı ve farklı dönüşümler, enerji kaybı kaynakları olan verimlilik kaskatlarını içerir ve üretim maliyetlerini artırır. Aynı zamanda yüksek bir CO2 fiyatı, doğal gazın reformasyonuna ilişkin maliyet farkını azaltacaktır. Bununla birlikte, karbon vergisinin artırılması aşamalı olmalı ve en yoksul nüfusu destekleyen kamu politikaları tarafından desteklenmelidir.