Redakcija Reklama Prenumerata Leidiniai Archyvas
Leidiniai: Metai:

Vandenilio energetikos plėtra turėtų paspartėti

Besilankant Strasbūre vykusioje Europos Parlamento sesijoje, vienas iš svarstytų klausimų buvo skirtas kuro elementų ir vandenilio energetikos plėtojimui. Tai paskatino plačiau pasidomėti šios kuro rūšies naudojimu bei ateities perspektyvomis Europoje ir Lietuvoje.

Skiria dideles lėšas

Vandenilio technologija laikoma ateities technologija – jai numatomas svarbus vaidmuo pakeičiant dabartines kuro rūšis. Kol kas ji dar tik skinasi kelią pas vartotojus, tačiau Europos Komisija nutarė negailėti lėšų tyrimams vykdyti – neseniai šiems tikslams iš Europos biudžeto skirta 470 milijonų eurų. Brangstant tradiciniams degalams bei mažėjant jų ištekliams, Briuselis suinteresuotas kuo greičiau pradėti masinę ekologiškai švarių transporto priemonių, naudojančių varikliuose vandenilį, gamybą.

Ši kuro rūšis yra itin ekologiška ir visai neteršia aplinkos, todėl jos panaudojimo perspektyvos – milžiniškos: nuo elektronikos iki tradicinių automobilių bei kosminių laivų. Tiesa, pastarųjų gamintojai šią technologiją jau įsisavino: vandeniliu varomus kuro elementus penkiasdešimt metų patikimai naudoja astronautai. Pasak specialistų, atėjo laikas vandenilio technologijas „nukelti“ iš dangus ir sugrąžinti į žemę. Tačiau tam reikia sukurti efektyvią bei patikimą kuro gavimo bei saugojimo infrastruktūrą.

Kuro elementai

Išradinėti dviračio šioje srityje nereikia: šiuo metu jau sukurtas elektrocheminis įrenginys, vadinamasis kuro elementas, kuriame vyksta vandenilio ir deguonies jungimosi reakcija, o atsipalaiduojanti energija iš karto paverčiama elektros energija. Specialistų teigimu, kuro elementų efektyvumas yra daug didesnis nei tradicinių elektros gamybos būdų. Būtent kuro elementai ir naudojami kosminiuose laivuose.

Kuro elementai yra labai tyliai veikiantys ir itin efektyvūs energijos keitikliai, kurie kurą ir deguonį elektrocheminio proceso metu tiesiogiai paverčia elektros energija, šiluma ir vandeniu. Kadangi jie veikia naudodami skirtingą kurą, specialistų manymu, gali paįvairinti šiuo metu naudojamą energijos rūšių derinį, palengvinti atsinaujinančios elektros energijos integraciją į energetikos rinką. Naudojant kuro elementuose vandenilį, situacija transporto srityje, šiuo metu 98 proc. priklausančioje nuo naftos, galėtų kardinaliai pasikeisti.

Be neabejotino ekologiškumo, kuro elementai naudingi ir ekonomiškai. Jie gali būti naudojami daugelio įvairių energiją vartojančių įrenginių gamyboje – tiek elektroninėje įrangoje, tiek vandeniliu varomose transporto priemonėse. Manoma, kad pirmieji rinkos dalyviai, pasiūlę pasauliui efektyvias vandenilio kuro elementais paremtas technologijas, gaus didžiulį pelną.

Problemos

Tačiau iki to reikia nueiti ilgą tyrimų bei bandymų kelią. Kol kas diegiant vandenilio technologijas susiduriama su ne viena problema. Visų pirma, kol kas neatrasta pigių gavimo bei patikimų jo saugojimo būdų. Vienas iš šiuo metu siūlomų variantų – vandenilį gaminti elektrolizuojant jūros vandenį, tačiau tam reikia pigios elektros energijos. Mokslininkai svarsto galimybę naudoti šiam tikslui saulės energiją, tačiau prieš tai būtina sukurti efektyvią technologiją bei sudėtingą infrastruktūrą.

Dar viena problema, su kuria susiduria į kasdienę rinką besiskinantis kelią vandenilis – jo saugojimas. Dujiniam vandeniliui laikyti reikia labai didelių indų, o jį suskystinti sunku. Vandenilis užverda esant -253°C temperatūrai, taigi indus su skystu vandeniliu reikia stipriai atšaldyti. Dar reikėtų nepamiršti, kad vandenilis su deguonimi ir oru sudaro sprogiuosius mišinius. Kai kurie mokslininkai siūlo ištirpinti vandenilį metaluose arba jų lydiniuose, pavyzdžiui, geležies ir titano lydinyje, o po to išskirti jį lydinius šiek tiek pašildžius. Tokiu atveju ateities automobilyje benzino baką pakeistų vandenilį sugeriančio metalo luitas, o vandenilio išskyrimui būtų panaudojama išmetamųjų dujų šiluma.

Jeigu pavyktų išspręsti minėtas problemas, vandenilis galėtų tarnauti žmonijai pačiose įvairiausiose sferose: pakeistų būstui apšildyti naudojamas gamtines dujas, metalurgijoje – akmens anglį ir koksą. Be abejo, kaip dabar, taip ir ateityje milžiniški vandenilio kiekiai būtų naudojami amoniakui sintetinti.

Įdiegus vandenilį kaip universalų energijos tiekėją, būtų užtikrintas energijos tiekimo saugumas bei stabilizuotos energijos kainos: vandenilį galima išgauti iš bet kurio pirminio energijos šaltinio. Vandenilis gali būti naudojamas kuro elementuose arba deginamas, siekiant gaminti šilumą ar sukti turbinas arba vidaus degimo variklius. Vandenilį taip pat galima naudoti kaip energijos kaupimo priemonę, pvz., tuo atveju, kai iš atsinaujinančiųjų šaltinių pagaminama daugiau elektros energijos negu jos suvartojama – likutį galima panaudoti vandeniliui gaminti elektrolizės būdu. Sukūrus ekonomiškai naudingus vandenilio gavimo būdus, specialistų manymu, žmonijos gyvenimas radikaliai pasikeistų, kadangi prasidėtų vandenilio amžius.

Vandenilio techlologijos transporte naudojamos jau dabar: eksperimentinius vandeniliu varomus tiek lengvųjų, tiek krovininių automobilių modelius rinkai jau pateikė kone visi didžiausi automobiių gamintojai. Didžiuosiuose Europos miestuose važinėja po vieną kitą autobusą, varomą vandenilio kuro elementais. Šį kurą naudoja Miuncheno oro uostą aptarnaujantys automobiliai. Eksperimentas rengtas Vokietijos mieste Hanoveryje – čia kurį laiką važinėjo vandeniliu varomos visuomeninio transporto priemonės. Tačiau, vokiečių manymu, ši technologija dar nėra pakankamai išplėtota ir neparengta masiniam vartojimui – ji pernelyg brangi, o gedimų procentas tebėra pernelyg didelis.

Veiksmai

Europos Komisija, norėdama paspartinti vandenilio kelią į vartojimo rinkas, nutarė imtis konkrečių būdį vandenilio diegimo strategijai įgyvendinti. Pirmasis žingsnis – 2003-iaisiais Europos Taryboje priimta vizija, kur numatoma „iki šio šimtmečio vidurio planingai pereiti į visiškai integruotą vandenilio ekonomiką, grindžiamą atsinaujinančiais energijos šaltiniais“. Praėjusių metų gegužę priimtas pareiškimas, kur rekomenduojama iki 2025 metų visose valstybėse narėse įsteigti decentralizuotą, principu „iš apačios į viršų“ paremtą vandenilio infrastruktūrą kaip vieną iš trečiosios pramoninės revoliucijos ramsčių. Priimtas ir programos įgyvendinimo planas, pagal kurį naujajame Europos energetikos modelyje siekiama suteikti svarbų vaidmenį vandeniliui ir kuro elementų technologijoms. Vienas iš svarbiausių prioritetų čia skiriamas vandenilio transportui.

Siekiant palengvinti šiuos tikslus, 2004-aisiais buvo sukurta Europos vandenilio ir kuro elementų technologijų platforma. Jos tikslas – palengvinti ir pagreitinti vandenilio bei kuro elementais pagrįstų energetinių sistemų ir sudedamųjų technologijų plėtrą, jų pritaikymą transporte, pramonėje, buityje. Siekiama sudaryti sąlygas efektyviam europinių, nacionalinių, regioninių ir vietinių tyrimų bei plėtros programų koordinavimui.

Nors Briuselis neabejoja būsimosios technologijos efektyvumu, nesitikima, kad rinkoje ji pasirodys taip greitai, kaip norėtųsi. Kol kas trūksta informacijos, skirtingų veiksmų bei tyrimų koordinavimo, neparengta ilgalaikė strategija. Iki šiol tyrimams skirta per mažai investicijų: pavyzdžiui, JAV šioje srityje investicijos vidutiniškai aštuoniais kartais didesnės nei Europoje. Dėl šios priežasties ES penkeriais metais atsilieka nuo Japonijos ir Šiaurės Amerikos kuro elementais varomų transporto priemonių demonstravimo srityje.

Steigiama įmonė

Norėdami užpildyti ligšiolines spragas, europarlamentarai nutarė suvienyti visų suinteresuotųjų šalių pajėgas ir įsteigti bendrąją įmonę, kuri rūpintųsi vandenilio technologijų plėtra Europoje. Ši institucija turėtų užtikrinti, kad mokslinių tyrimų ir diegimo veikla bus vykdoma tikslingai ir nuosekliai. Ketinama skatinti verslą, diegiantį naująsias technologijas, finansuoti perspektyviausią šios inovacinės technologijos įrangą. Taip tikimasi sustiprinti Europos šalių vaidmenį, diegiant revoliucines technologijas, greičiau pereiti prie tvarios energetikos ekonomikos bei užtikrinti Europos konkurencingumą pasaulio rinkose.

Ateities planai

Šioje srityje Europa turi ir dar ambicingesnių tikslų: priimti strategiją, pagal kurią kuro elementai ir vandenilis būtų pripažinti svarbiausiomis tehcnologijomis, turiasiančiomis suvaidinti lemiamą vaidmenį visos Europos energetikos, transporto, aplinkos ir tvaraus ekonomikos augimo politikoje.

Ši strategija turėtų prisidėti prie naujo Europos pasauliui siūlomo energetikos modelio, padėsiančio kovoti su klimato kaita bei aplinkos užterštumu. Jo sukurti nebūtų įmanoma be nacionalinių kuro elementų ir vandenilio programų bei naujųjų pažangiųjų technologijų platformų koordinavimo.

Europos Komisija taip pat rekomenduoja nustatyti vandeniliu varomų transporto priemonių ir vandenilio pildymo infrastruktūros saugumo bei techninius standartus. Numatoma įvairiais būdais skatinti pirmuosius rinkos dalyvius – taip vandeniliu grindžiamos energetikos sistemos ir transporto priemonės lengviau pateks į rinką. Skatinimo mechnizmas nesiskirtų nuo dabar naudojamo atsinaujinančios energijos šaltiniams finansuoti: ketinama pasitelkti Europos investicijų banko bei regioninių ir nacionalinių biudžetų išteklius.

Bendroji įmonė turėtų veikti iki 2017 m. gruodžio 31 dienos, tačiau atsižvelgiant į darbo rezultatus, jos darbas gali būti pratęstas. Mokslinių tyrimų veiklą ketinama finansuoti iš Europos Bendrijos, pramonės grupių lėšų. Universitetai, mokslinių tyrimų centrai savo ruožtu prisidės vykdydami mokslinius darbus.

Lietuvoje

Norėdami neatsilikti nuo Europos, 2006 m. dvylika Lietuvos mokslo ir verslo sektoriaus atstovų įsteigė Lietuvos nacionalinę vandenilio ir kuro elementų technologijų platformą. Pagrindinis susivienijimo tikslas – integruoti Lietuvoje vykdomas vandenilio ir kuro elementų srities veiklas į Europos Sąjungos inovacinę ir ūkinę erdvę, skatinti mokslo tiriamuosius, demonstracinius ir taikomuosius darbus, skirtus verslui ir pramonei.

Tačiau domėjimasis vandenilio energetikos technologijomis Lietuvoje prasidėjo anksčiau, nei mokslininkai suvienijo pajėgas bendriems tyrimams.

Vandenilio saugojimo mokslo tiriamieji darbai Lietuvoje vykdomi nuo 2000-ųjų. Šie darbai iš esmės susiję su nanokristalinių metalų hidridų sinteze, gautų junginių analize bei hidrinimo/dehidrinimo procesų modeliavimu. 2002–2004 metais, bendradarbiaujant su „Sandia National Laboratories“ (JAV), buvo sėkmingai susintetintos ir ištirtos vandenilio saugojimo junginio – vadinamojo Mg-alanato – plonasluoksnės struktūros. Mg-alanatas gali saugoti iki 8,2 proc. vandenilio, esant apie 150 ºC desorbcijos temperatūrai. Norint taikyti šį vandenilio saugojimo junginį transporto priemonėse, reikia išspręsti hidrido reversiškumo problemą: suformavus ir dehidrinus Mg-alanatą, susiformuoja sudėtingi magnio bei aliuminio lydiniai, kuriuos sunku dar kartą prisotinti vandeniliu.

Nuo 2003 metų Lietuvos energetikos instituto ir VDU mokslininkai aktyviai bendradarbiauja su Stokholmo, Poitiers (Prancūzija) ir Londono universitetų, Norvegijos energetikos instituto bei ES Komisijos Energetikos instituto mokslininkais. Mokslininkai iš Lietuvos dalyvauja keturiuose 6BP programos projektuose, susijusiuose su vandenilio saugojimo medžiagų sinteze ir savybių analize.

Lietuvoje taip pat sėkmingai vykdomi tyrimai vandenilio kuro elementų srityje. Vilniaus universiteto Radiofizikos katedra kartu su Šveicarijos mokslininkais parengė itriu stabilizuoto cirkonio oksido (YSZ) keramikos gamybos technologijas, kuriomis dabar naudojasi daugelis dirbančiųjų kietakūnių oksidų kuro gardelių (Solid Oxide Fuel Cells), sutrumpintai SOFC, srityje. Sukurta SOFC elektrinių savybių tyrimo eksperimentinė bazė, kuria naudojasi Lietuvos ir užsienio mokslininkai. 2002 m.YSZ plonųjų sluoksnių gaminimui Lietuvoje buvo pradėtas taikyti vadinamasis magnetroninio garinimo metodas. Šie darbai atliekami KTU, Fizikos katedroje, Lietuvos energetikos institute, juos finansuoja Lietuvos VMSF ir „Nordic Energy Research Programme“.

Taigi galima teigti, kad Lietuvos mokslininkai vis plačiau įsitraukia į tyrimus vandenilio energetikos srityje. Tikimasi, kad per keletą metų Lietuva taps lygiaverte partnere su kitomis šalimis, į tiriamuosius darbus įsitraukusiomis kur kas anksčiau.

Parengė Lina JAKUBAUSKIENĖ

"Transporto pasaulis"
Rugsėjis Nr.9 (93)

"Linava" informuoja

Kronika

Naujienos

Nekrologas - Rimantas Budrevičius 1966-01-12–2008-09-06

Eismas

Atsakomybė gelbsti gyvybes

Svarbiausia - išmokyti galvoti

Ekologija

Transporto paslaugų verslas ir aplinkosauga: kaip sumažinti oro taršą

Geriausieji

Rinkos lyderių rinkimai Vokietijoje

Priekabų ūkis

"Krone" naujovės - IAA parodoje

Tendencijos

Pokyčiai antrinėje krovininių automobilių rinkoje

Tradicijos

Dvyliktosios: pro skausmo ašaras...

Lietuvoje ir pasaulyje

Naujienos

Rudeninė logistikos šventė

Žinotina

Geriausios poilsio aikštelės prie Vokietijos automagistralių

Perspektyvos

Vandenilio energetikos plėtra turėtų paspartėti

Keleivinis transportas

Pirmasis pusmetis keleivių vežėjams – prieštaringas

SOR - ekonomiškas darbštuolis

Technika

EGR ir Euro 5: kaip tai padarė MAN

Teisė

Transporto priemonių konfiskavimas

Muziejus

Nieko ypatingo - tai automatas