Inginerii coreeni au conceput containerul cu pile de combustie în el, care consumă hidrogen şi generează electricitate şi căldură

Inginerii coreeni ai companiei Doosan, împreună cu cei americani ai companiei lor fiice HyAxiom, au lansat în vânzare singurul container din lume ce poate avea rol de pile de combustibil, consumând hidrogen pe de o parte şi generând electricitate şi căldură de cealaltă parte, exact cum ar face-o şi sistemul de propulsie al unei Toyota Mirai, spre exemplu, doar că acest container îşi face disponibilă electricitatea produsă pentru multe alte scopuri.

Foto: Containerul cu pile de combustie

Unii cititori fideli ar putea avea o reacţie de deja-vu, întrucât cu puţin timp în urmă am vorbit despre un container cu rol de mini fabrică de hidrogen, conceput tot de ingineri coreeni. De fapt, e vorba de aceeaşi echipă şi aceeaşi companie HyAxion, doar că produsul de azi e exact inversul celui de acum câteva săptămâni — dacă acel container consuma 1 MW de electricitate pentru a produce hidrogen şi a-l stoca, acest container face procesul invers — trece hidrogenul stocat prin reacţiile chimice ale pilelor de combustie şi produce înapoi electricitate din el.

Foto: Containerul producător de hidrogen, menţionat în articolul anterior

Şi dacă în cazul containerul cu rol de mini-fabrică de hidrogen indicam cât de ineficientă e producţia hidrogenului, de fapt, întrucât datele tehnice arătau că e nevoie de 57 kWh de electricitate pentru producţia unui kilogram de hidrogen, containerul de azi, care converteşte înapoi hidrogenul în electricitate explică şi mai mult de ce hidrogenul e atât de departe în eficienţa globală faţă de maşinile cu baterii, de exemplu.

Noul container poate produce o putere electrică de 440 kW, livrând o tensiune de curent alternativ ajustabilă între 480 şi 517 volţi, la 50 sau 60 Hz, în funcţie de ţara în care e folosit şi specificul utilajelor electrice.

Pentru a produce puterea de 440 kW, containerul va utiliza 26,4 kg de hidrogen pe oră, iar cu o asemenea putere, într-o oră va fi produsă o cantitate de electricitate egală cu 440 kWh. Asta înseamnă că fiecare kilogram de hidrogen consumat produce doar 16,67 kWh de electricitate prin această instalaţie de pile de combustibil. Sigur, instalaţia unei Toyota Mirai ar fi mai eficientă, cu un randament mai mare, dar oricum, aceste date sunt deosebit de elocvente pentru eficienţa întregului ciclu. Ne amintim că pentru a produce 1 kg de hidrogen, alt container a folosit 57 kWh de electricitate verde, după care acelaşi kg de hidrogen, fără a lua în calcul vreun consum pe stocare şi transport, generează ulterior 16,67 kWh de electricitate, şi 40,33 kWh de energie se pierd pur şi simplu. Dacă bateriile un randament de 90-95% adeseori, atunci stocarea prin producţia de hidrogen dă din aceste cifre un randament de doar 29,2%, iar peste 70% de pierde!

Unde se pierde? Asta ar fi marea întrebare, nu? Ei bine, din fericire inginerii coreeni au şi răspunsul, iar în cazul acestui container diferenţa uriaşă de energie, ce nu mai ajunge a fi convertită înapoi în electricitate, e în mare parte salvată. E vorba de căldură, or, pilele de combustibil, în procesul reacţiei lor, nu generează doar electricitate, ci şi căldură. Şi din câte arată datele tehnice ale acestui container, pilele generează aproape la fel de multă căldură efectivă, cât electricitate!

Mai exact, aceleaşi 26,4 kg de hidrogen consumat timp de oră, pe lângă faptul că generează 440 kW de electricitate, mai generează şi 352 kW de căldură, sau 1,2 MMBtu dacă ar fi să transformăm în unităţi britanice mai frecvent folosite în căldură, sau 0,352 MWh de energie termică. Cu această energie termică se poate asigura încălzirea unui edificiu, de exemplu, fără a arde gaz natural, iar dacă se foloseşte şi căldura produsă la disiparea hidrogenului, atuci întreg procesul devine mult mai eficient.

De fapt, dacă se calculează puterea calorică e hidrogenului ce intră nemijlocit în acest container şi cei 440 kW rezultaţi în electricitate, plus 352 kW rezultaţi în căldură, se ajunge la un randament de 50% la electricitate, plus 40% la căldură, şi astfel se obţine 90% eficienţă totală de utilizare a hidrogenului stocat în producţia de electricitate şi căldură.

Dacă facem un calcul circular raportat la cei 57 kWh de energie folosiţi pentru un kilogram de hidrogen, constatăm că cei 26,4 kg de hidrogen consumaţi într-o oră ar echivala cu 1.504,8 kWh. Din aceştia, containerul cu pile de combustibil produce înapoi 440 kWh de electricitate şi încă 352 kWh în căldură, ajungând la 792 kWh de energie efectivă, şi astfel randamentul întregului ciclu ajunge pe la 52,6%. Nu e foarte mult, dar e mai bine decât cei 29,2% din cazul în care se foloseşte doar electricitatea. De la 52,6% până la 100, circa 10% se pierd la etapa pilelor de combustibil, întrucât am menţionat mai sus un randament maxim de 90% atins pe această fază, iar restul sunt epuizate la etapa producerii hidrogenului din electricitate.

Aşadar, putem constata câteva lucruri clare din aceste date tehnice ale singurului container din lume cu rol de pile de combustibil, pe care îl poate cumpăra oricine. Hidrogenul şi toată conversia lui din electricitate şi înapoi în electricitate e impresionant de ineficient dacă se captează doar electricitatea, dar poate fi mult mai eficient dacă se captează şi căldura. În al doilea rând, faţă de soluţiile cu baterii, acesta va fi inferior ca randament, însă oricum există aplicaţii unde chiar şi o eficienţă de 50% poate justifica folosirea lui, mai ales dacă se obţin cu adevărat zero emisii. Iar în al treilea rând, tot ceea ce vedem aici reprezintă un pas prin care coreenii şi compania lor fiică din SUA zic că efectiv au făcut încă o evoluţie majoră spre popularizarea hidrogenului, or, acest container cu rol de pile de combustibil poate avea multiple roluri super importante, în foarte multe colţuri ale lumii. Spre exemplu, poate înlocui un generator de rezervă de electricitate dintr-un spital, sau poate servi drept sursă de electricitate în locuri izolate, sau poate înlocui total sau parţial sisteme ce emit foarte mult CO2 şi noxe în prezent.