Se pare că hidrogenul, ca formă de energie, va avea parte foarte curând de un imbold major în randamentul său. Deși e o formă ce poate avea zero emisii de la producție până la consumarea sa finală în instalațiile de pile de combustie sau prin ardere directă în motoare cu combustie sau turbine industriale, hidrogenul e notoriu de ineficient în tot acest lanț, având pierderi majore la fiecare etapă, ceea ce face uneori folosirea lui irațională din punct de vedere al eficienței energetice. Acum, însă, o echipă de ingineri de la start-up-u britanic Hysata anunță că primit 111 milioane de dolari pentru a pune în producție instalația de electroliză creată de ei, care ar avea cel mai mare randament din lume.
Când spunem că hidrogenul e notoriu de ineficient, totul începe de la producția sa. Hidrogenul poate fi produs prin electroliză folosind energie regenerabilă și fără a vorbi de aspectul rarității iridiului necesar drept catalizator în acest instalații, cele mai eficiente instalații de producție a hidrogenului, produse de Toyota la scară mică, au nevoie de 53 kWh de electricitate pentru a produce 1 kg de hidrogen. Instalațiile coreene un pic mai mari consumă 57 kWh per kilogram, iar instalațiile industriale mai mari, precum cele ale elvețienilor din Italia sau cele preconizate a fi construite în România, consumă în mediu 60 kWh pentru producția unui kg de hidrogen, iar uneori pot ajunge și la 62,5 kWh, arată piataauto.md.
Problema e că ulterior, un kilogram de hidrogen conține un minim de 33,3 kWh de energie în el, însă asta e valoarea care scade energia necesară evacuării vaporilor de apă formați la ardere. Valoarea energetică intrinsecă maximă, care poate fi conținută într-un kilogram de hidrogen, e de 39,4 kWh.
Asta înseamnă că tot ce se consumă în plus, până la 53 kWh în cel mai fericit caz și până la 62,5 kWh în cazul cu mai puțin randament, e irosire de energie inițială. Apoi, dacă hidrogenul e folosit într-o instalație cu pile de combustie, randamentul acesteia e de circa 55%, iar astfel se ajunge ca din acel kilogram de hidrogen să fie generată înapoi doar circa 18,4 kWh de electricitate, restul disipându-se în căldură. La combustie randamentul mecanic nu e mai mare, dar dacă se captează și căldura în regim industrial, teoretic se poate obține un randament mai bun. Însă la o mașină, din cei 53-62,5 kWh de electricitate regenerabilă consumați inițial obținem la final doar 18,4 kWh utilizabili de motoarele electrice ale acelei mașini cu hidrogen, deci un randament total de doar 29,5-34,7%, restul de 65-70% de energie irosindu-se.
Ei bine, invenția britanică vine să elimine pierderile la producția de hidrogen. Britanicii spun că randamentul maxim atins în lume pentru producția de hidrogen era de 52,5 kWh per kilogram, deci puțin mai bine decât ceea ce am menționat noi pentru instalațiile Toyota. Instalația lor de electroliză are o construcție cu capilare, ce vine să evite formarea bulelor, care nu au conductivitate și care sunt una din sursele de pierdere a randamentului. În construcția instalației lor, electrolitul e plasat în partea inferioară a instalației, urmat de un separator vertical, iar electrozii sunt plasați de ambele părți. Astfel, conductivitatea crește substanțial și rezistența scade foarte mult, ceea ce determină un fenomen de pierderi prin căldură mult mai mici.
Echipa de ingineri spune că instalația lor a fost confirmată în teste repetate ca având un randament de 98% în condiții de laborator, iar ei estimează cu mari rezerve că la scară industrială, cu eventuale impurități, randamentul minim va fi de 95%. Asta înseamnă că instalațiile lor, pe care aceștia le pregătesc acum de producția de serie, vor avea nevoie de doar 41,5 kWh pentru a produce 1 kg de hidrogen. Și dacă luăm drept reper cantitatea de energie inerentă conținută într-un kilogram de hidrogen de 39,4 kWh, raportată la cei 41,5 kWh consumați pentru producția acelui kilogram cu noua instalație britanică, avem și rezultatul de 95% randament.
Inginerii britanici spun că noua lor instalație va fi modulară și va putea fi combinată pentru a obține puteri mult mai mari, chiar și la scara gigawaților dacă se va dori. Totodată, în contextul descoperirii recente, anunțată de o altă echipă, prin care e posibilă reducerea iridiului necesar în instalațiile de electroliză cu 95%, și inginerii britanici spun că vor analiza acest aspect, pentru ca instalația lor să poată și ea conține mai puțin iridiu rar și eventual chiar doar materiale răspândite pe larg.
Așadar, judecând după faptul că start-up-ul britanic are teste validate cu produsul lor și au obținut 111 milioane de dolari de la investitori pentru a pune în producție instalația, putem da un credit de încredere cifrelor enunțate de acești ingineri. Iar dacă aceste cifre vor fi valabile în curând la scara producției de serie, ele vor aduce o schimbare radicală în randamentul producției de hidrogen și ar putea eventual să dea un nou mare impuls acestei forme de energie, inclusiv ca o alternativă pentru mașini electrice au consumul de gaz natural în scop industrial. Pentru că e simplu — problema hidrogenului nu era în forma lui, ci în ineficiențe. Iar dacă ineficiențele sunt eliminate, pas cu pas, atunci rămân doar părțile cu adevărat bune ale hidrogenului.
