Australia construieşte cea mai mare centrală de producţie şi stocare a hidrogenului din lume, pentru a absorbi supraproducţia de energie de la panouri fotovoltaice

În ultimele două luni, Australia a stabilit noi şi noi recorduri de producţie a energiei de la panourile sale fotovoltaice, în special cele casnice, ajungând să asigure în unele state şi peste 100% din puterea necesară la anumite ore de amiază. Aceste recorduri au fost posibile datorită creşterii enorme în instalarea panourilor în ultimul an, dar recordurile din septembrie au fost doar vârful de iceberg a situaţiei care se arată acum. În Australia abia acum vine vara, când unghiul de incidenţă a soarelui în emisfera sudică e mai prolific pentru panouri. Şi tot acum e şi un sezon mai productiv pentru energia eoliană, iar asta a făcut ca de curând, cele două surse să asigure 264% din energia necesară statului Australia de Sud, spre exemplu!

Dacă la peste 100% putere Australia de Sud reuşea să exporte în statele australiene vecine şi să folosească surplusul la încărcarea bateriilor, la 264% a fost depăşită orice capacitate şi s-a recurs la deconectări de la sistem. Mai exact, din cele 264% de electricitate produsă de vânt şi soare, s-au „deconectat” 126,5% din cât avea nevoie întreaga reţea electrică a statului, şi doar 137,5% de producţie de energie regenerabilă a putut fi absorbită.

Pentru a evita irosirea acestei energii atât de dorite în cota totală de electricitate, dar imposibil de stocat sau folosit la orele când ea e produsă, Australia a autorizat recent un număr excepţional de mare de centrale de baterii, care se vor alătura numărului deja foarte mare care există. Dar acum statul Australia de Sud a ajuns în etapa finală când va desemna câştigătorul unei licitaţii mai speciale, prin care va fi construită cea mai mare centrală de hidrogen din lume, în apropiere de localitatea Whyalla de la ţărmul sudic al Australiei, lângă oraşe precum Port Augusta sau Adeilaide. Noua centrală va costa aproximativ 593 milioane de dolari şi va fi deţinută de stat. Iar misiunea ei e să facă uz de supraproducţia de energie în orele maxime într-un mod diferit decât cel al bateriilor, deci nu e vorba doar de stocare.

Foto: Centrală de baterii, Australia

Centrala de hidrogen va fi compusă dintr-un întreg sistem imens, cu diverse funcţii, care pot fi conectate în funcţie de necesitate. În primul rând, ea va avea hale de producţie a hidrogenului prin electroliză, cu instalaţii ce vor însuma 250 MW putere în total. Electroliza fiind un proces ce separă apa în hidrogen şi oxigen, cu ajutorul electricităţii, fabrica va putea „consuma” 250 MW putere din sistem în orele de supraproducţie, ajutând astfel la evitarea irosirii energiei. Pentru că acest vârf de producţie în sistem e asigurat de energia regenerabilă, hidrogenul rezultat e unul verde, produs cu zero emisii CO2. Dacă luăm în calcul că la producţia unui kilogram de hidrogen se consumă 53-55 kWh de electricitate, fabrica de 250 MW, atunci când lucrează la capacitate maximă, poate produce circa 4.545 kg de hidrogen pe oră. Deci, circa 4,5 tone de hidrogen pe oră.

Fabrica va avea rezervoare de stocare a acestui hidrogen, ce însumează 3.600 tone. Dacă ar fi să facem un calcul invers pentru a înţelege câtă energie trebuie consumată pentru cele 3.600 tone, am obţine circa 200.000 MWh, deci 200 GWh! O cantitate uriaşă, pe care am verificat-o de câteva ori în documentele de licitaţie, pentru a ne asigura că nu e vreo greşeală de unităţi de măsură la mijloc. Dar nu, licitaţia specifică 3.600 tone de stocare a viitoarei de centrale, sub pământ, ceea ce înseamnă 800 ore de funcţionare la maximă pentru a umple acele rezervoare, sau circa 33 zile. Pentru comparaţie, cea mai mare baterie contractată recent în Australia stochează 2,4 GWh.

Acum, dacă viitoarea centrală din Australia ar folosi acest hidrogen la producţia de electricitate prin pile de combustibil, ea ar scoate cam 33 kWh dintr-un kg stocat, şi dacă ne gândim la cei 55 kWh consumaţi pentru acelaşi sistem, atunci randamentul e relativ mic, de circa 60%. Doar că noua centrală nu va face asta, pentru că nu e doar de stocare.

Ea va fi mult mai eficienţă datorită sistemului său. La electroliză, când se produce hidrogenul, pe lângă cei 55 kWh consumaţi de electricitate pentru un kilogram, se eliberează căldură. Centrala va stoca şi va trimite acea căldură spre o centrală de pompă de căldură de pe teritoriul său, amplificând-o şi trimiţând-o spre un rezervor de stocare a căldurii. Acea căldură finală poate furniza apă caldă oraşelor sau încălzire în locuinţe pe timp de iarnă.

Pe lângă asta, hidrogenul generat nu va fi folosit la o instalaţie cu pile de combustie, ci la o centrală termică cu turbină de gaz, convertită să funcţioneze cu hidrogen. Deci, acel hidrogen va trece prin combustie, învârtind turbinele termocentralei, generând electricitate şi căldură ca efect advers, iar căldura poate fi trimisă din nou în locuinţe fie pentru încălzire directă, fie pentru apă caldă menajeră. Dacă va exista un surplus de hidrogen, acesta va fi vândut direct ca produs finit, la export, centrala având şansele să devină un producător mare la nivel mondial de hidrogen verde. Pe lângă asta, mai sus se poate vedea că există şi o fabrică de prelucrare a oţelului, în apropiere, care are furnale unde se foloseşte gaz, şi unde se va putea folosi hidrogen la ardere, generând zero CO2. Centrala va avea şi conducte subterane de hidrogen spre fabrica de oţel şi spre port, pentru eventuala încărcare pe nave la export.

Documentele licitaţiei specifică ce putere trebuie să aibă centrala termică de hidrogen — 200 MW — deci la funcţionare maximă se vor produce 200 MWh de electricitate pe oră, pentru orele de consum maxim, şi asta pe lângă căldura generată. Apropo, o turbină de hidrogen produce de obicei de 1,67 ori mai multă căldură în combustia hidrogenului decât electricitate, deci putem estima şi circa 330 MWh de căldură.

Foto: Schema generală de funcţionare a unei centrale de asemenea tip

Nu e indicat consumul exact, pentru că el va depinde de câştigătorul licitaţiei, dar producători de asemenea turbine sunt puţini în lume. Din datele disponibile, o turbină de gaz de 200 MW va consuma circa 14,3 tone de hidrogen pe oră pentru a produce cei 200 MWh de electricitate. Deci dintr-un kWh se recuperează circa 14 kWh de electricitate din cei 55 kWh consumaţi iniţial, însă se mai obţin circa 23 kWh de căldură în etapa finală, plus căldura emisă la electroliza iniţială, despre care nu avem date acum.

Aşadar, dacă s-ar dori doar stocare de electricitate, metoda arderii hidrogenului într-o turbină de gaz nu e cea eficientă, însă dacă se doreşte şi înlocuirea energiei termice în oraşe, iar pe deasupra şi producţia de hidrogen pentru multe alte scopuri, atunci toată această centrală începe să aibă justificare, mai ales dacă e construită acolo unde supraproducţia de regenerabile poate ajunge la 264% şi ea, practic, va ajuta ca acea energie să nu fie pur şi simplu irosită.