VANA NIPP ⟩ Šveitsis salvestati vesinikku ilma kokku surumata - see tehnika on üle saja aasta vana

Selline lihtne mahuti on täis rauapuru, mis hoiab vesinikuenergiat külmadeks talvekuudeks. Siis saab sealt vesiniku kätte veeauru abil. Tehnoloogiat tuntakse juba rohkem kui sada aastat, kuid nüüd aitaks see roheenergiat odavalt salvestada. Foto: ETH Zürich

ETH Zürichi teadlased kasutavad kolme roostevabast terasest anumat, et talvekuudeks salvestada 10 MWh vesinikku.

ETH Zürichi teadlased on välja töötanud uudse meetodi, kuidas vesinikku hoiustada, kasutades selleks lihtsasti kättesaadavat rauda. Kolmes roostevabast terasest konteineris, mille seinad on vaid kuue millimeetri paksused, saab teadlaste väitel vesinikku hoiustada mahus 10 megavatt-tundi (MWh) kuude kaupa, ilma et hoiustamisvõimekus väheneks.

Energia salvestamine ja selle kättesaamine toimuvad lihtsa roostetamise protsessi kaudu, mida kasutatakse tegelikult ka raud-õhk akudes. Kuna Šveitsi valitsus plaanib 2050. aastaks katta 40 protsenti oma energiavajadusest päikeseenergiaga, et vähendada sõltuvust fossiilkütustest, siis on vaja energiat salvestada, mille üheks võimaluseks on vesinik.

Päikeseenergia probleemiks Šveitsis ja mujal Euroopas on aga see, et suvel on seda liiga palju ning talvel, kui energiavajadus suur, liiga vähe. Selle puuduse ületamiseks kavatseb valitsus kasutada tuule- ja hüdroelektrijaamu ning vajadusel gaasijaamu, ETH Zürichi teadlased usuvad siiski, et vesinik võiks olla samuti tõhus lahendus.

Vesinikku saab toota vee lõhustamise teel, kasutades suvekuudel päikeseenergiat, ja tarvitada seda talvel puhta kütusena. Kuid selle väga lenduva ja kergesti süttiva gaasi pikemaajaline hoiustamine on energiamahukas ja ohtlik.

Turvalisem ja palju odavam lahendus on vesiniku hoiustamine raua roostena.

19. sajandi tehnoloogia

Professor Wendelin Stark, kes on funktsionaalsete materjalide professor ETH Zürichis, juhib uurimistööd, kus kasutatakse protsessi, mis on tuntud juba 19. sajandist, et hoida vesinikku rauas.

Kergestisüttiv gaas pumbatakse laadimise käigus roostevabast terasest reaktorisse, kus raudoksiid (rooste) hoitakse temperatuuril 400 kraadi Celsiuse järgi.

Sel temperatuuril eraldab vesinik raudoksiidist hapniku, muutes selle veeks ja rauaks. Protsess sarnaneb aku laadimisele, kus energia salvestatakse vette ja rauda ning seda saab kuude kaupa oluliste kadudeta «purgis» säilitada.

Talvekuudel, kui energiavajadus on suur, juhitakse kuum veeaur nendesse samadesse anumatesse ning kogu protsess pöördub: rauast moodustub rooste ja eraldub vesinikugaas.

Vesinikku saab kasutada elektri tootmiseks kütuseelemendis või põletada kütusena, et käivitada turbiin.

Üsna odav hoiustamine

Nii saab suvepäikesest koguda külmadeks aegadeks «sahvrisse» energiat üsna odavalt ja ohutult. Selle hoiustamisvõimaluse suurim eelis ongi lihtne teostus ja madal hind.

Protsessis kasutatavad materjalid ei vaja eeltöötlemist ning neid saab hõlpsasti kätte üle kogu maailma, ilma et see tõstaks raua turuhinda. Kohapealset hoiustamisvõimsust saab suurendada, lisades rohkem reaktoreid ja materjali saab läbi laadimis- ja tühjendamistsüklite taaskasutada aastaid, ilma et see vajaks väljavahetamist.

ETH Zürichi teadlased Samuel Heiniger vasakul hoiab käes rauapuruga purki, mis ongi vesiniku salvesti, paremal on professor Wendelin Stark ning nende selja taga kolm vesiniku salvestamise reaktorit Hönggerbergis. Foto: ETH Zürich

ETH teadlased on ehitanud kolm taolist reaktorit pilootseadmena Hönggerbergi ülikoolilinnakusse, et demonstreerida uut unustatud vana tehnoloogiat. Rajatis suudab hoiustada 10 MWh vesinikku, mis tagasi konverteerimisel võiks toota 4-6 MWh energiat. Tehnoloogia puuduseks on aga kuni 60 protsendi energia kaotamine muundamisetappides.

Teadlased tahavad tehnoloogiat suuremas mastaabis katsetada ja plaanivad hoiustada neli gigavatt-tundi (GWh) vesinikku reaktorites, mille maht on juba 2000 kuupmeetrit. Selline rajatis suudaks katta viiendiku ülikoolilinnaku talvisest energiavajadusest, kasutades suvekuudel salvestatud energiat.

Ehkki kaod on veel suured, muudavad tehnoloogia eelised selle hinnanguliselt kümme korda odavamaks kui olemasolevad meetodid, väidavad teadlased.

«See rajatis võiks asendada näiteks väikese veehoidla Alpides kui hooajalise (hüdro)energia hoiustamisvõimaluse,» lisas Stark pressiteates.