Power-to-X: Din väg till en CO2-neutral framtid
Ämnen som minskade koldioxidutsläpp och nollutsläppsekonomin är nu mer utbredda inom energiindustrin än någonsin. Vi på WAGO har redan ett brett spektrum av lösningar:
Automation for Modular Hydrogen Generation
In the future, hydrogen will be considered an important energy storage system in the sustainable energy landscape. WAGO and FEST GmbH work together to implement the production of hydrogen through modular systems and the integration of state-of-the-art automation technologies. This will play a central role in the future, sustainable energy system!
Från produktion och lagring
till användningen av förnybar energi
Våra produkter och lösningar för grön väte
1. Produktion - förnybara energikällor
Grönt väte kommer att spela en nyckelroll för att uppnå målet om minskade koldioxidutsläpp och kommer att ersätta fossila bränslen på lång sikt. För närvarande ligger fokus på materialanvändning av väte, till exempel för produktion av syntetiska bränslen eller vid produktion av ammoniak och metanol.
Grönt väte produceras från förnybara energikällor genom elektrolys. Tack vare sin lagringskapacitet kan produktion och konsumtion frikopplas från varandra. Till exempel kan solenergi från solcellssystem som är överflödiga på sommaren lagras under vintern och låga solskensperioder och senare nås efter behov. Denna lagring har också stor potential inom fjärrstyrningssektorn att främst använda Tyskland som lagringsplats och inte behöva falla tillbaka på försäljning av överskottsenergi utomlands, vilket är nödvändigt för närvarande.
För nätkompatibel inmatningshantering av dina kraftverk (PGP) vid nätanslutningspunkten (GCP) rekommenderar vi vår PGP-controller med WAGO Power Plant Control. Våra robusta RTU-lösningar med IEC 61850, IEC 60870, DNP3 eller Modbus® fjärrstyrningsprotokoll finns tillgängliga för att optimera din fjärrstyrningsteknik.
2. Produktion - elektrolys
Elektrolys är en beprövad metod för att dela vatten (H2O) i väte (H2) och syre (O2) med hjälp av elektricitet. Alkalisk elektrolys (AEL), protonmembranelektrolys (PEM) och högtemperaturelektrolys (HTE) är de mest kända elektrolysmetoderna. Framöver bör det gröna väte som produceras från förnybara energikällor genom elektrolys, som en färglös, transparent gas, täcka många av de områden som fortfarande försörjs av fossila bränslen och därmed på ett avgörande sätt bidra till att minska koldioxidutsläppen i vårt samhälle. För att kunna konvertera till en hållbar väteekonomi på lång sikt krävs både mindre, decentraliserade elektrolyssystem och centraliserade elektrolysatorer i megawattintervallet med särskilt hög verkningsgrad.
3. Transformation
Väte används ofta som primärmaterial för Power-to-X-transformation, särskilt inom kemisk industri och raffinaderiteknik. Det används bland annat för att producera ammoniak och metanol.
Framställning av ammoniak och metanol
Ammoniak produceras genom så kallad ammoniaksyntes. Den tydliga fördelen med att använda ammoniak som energibärare är att den har en hög transport- och lagringskapacitet. Detta gör det möjligt att använda ammoniak som kraft-till-X i framtiden, till exempel som bränsle för motorer och för driftkraftverk. Metanol är en organisk kemikalie som produceras i stora mängder, som också kan användas som en baskemikalie eller en energibärare. Liksom ammoniakproduktion krävs också väte och CO2 för att syntetisera metanol.
Syntetiska bränslen - så kallade eFuels - kan användas för att driva CO2-neutrala förbränningsmotorer i framtiden. Ett utgångsmaterial för produktion av syntetiskt bränsle är väte. Detta erhålls genom att separera väte (H2) från vatten genom elektrolys. För att göra vätet till ett flytande bränsle tillsätts sedan koldioxid (CO₂), som kommer från en avfallsprodukt från industrin eller biogasanläggningar. Blandningen som bildas i denna process antar egenskaperna hos bensin, fotogen eller diesel genom specifika kemiska processer, vilket gör den lämplig för bensin- och dieselmotorer eller i flygplanets framdrivning. Dessutom kan det väte som är bundet i ammoniak återvinnas och användas vidare.
Omvandling - eFuels, syntetiska bränslen
Medan konventionellt bränsle framställs av petroleum, naturgas eller kol, produceras alternativa bränslen eller drivmedel från "biogena" eller "syntetiska" material. Biogena bränslen kommer från växter, växtrester eller flytande gödsel. Däremot produceras CO2-neutrala, syntetiska bränslen genom komplexa kemiska processer och, som regel, utan att använda fossila råvaror. Ett utgångsmaterial för produktion av syntetiskt bränsle är väte. För att göra väte till ett flytande bränsle tillsätts koldioxid (CO₂), som kommer från en avfallsprodukt från industrin eller biogasanläggningar. Dessa processer ger upphov till syntetiskt producerad bensin, fotogen eller diesel, som är lämpliga för konventionella förbränningsmotorer.
4. Transport
Det är möjligt att transportera väte utan enorma kostnader via tryckkärl om de är gasformiga och via specialbehållare om de transporteras i flytande form. I Tyskland kan det befintliga naturgasnätet till och med användas för transport, lagring och försörjning. Denna variant är betydligt billigare än att skapa helt nya system. Med hjälp av elektrolysatorer kan överskottsenergi från sol- eller vindkraftverk lagras som väte under längre tidsperioder. För att reagera snabbt och individuellt på strömfluktuationer kan väte omvandlas till en ström kort medan toppbelastningar uppstår med bränslecellsteknik eller i kombination med gaseldade kraftverk.
För att ytterligare minska CO2-utsläppen är det tekniskt möjligt att ersätta naturgasens energibärare i industrin med väte utan omfattande ändringar eller att tillfälligt blanda det med naturgas.
Situationen är liknande för syntetiskt framställda derivat, såsom bränsle, eller grundläggande kemiska ämnen, såsom ammoniak eller metanol. Befintlig infrastruktur och förfaranden kan också användas här.
5. Slutanvändning - stålindustri
Stålindustrin står för närvarande för cirka 5 procent av de totala växthusgasutsläppen. Konventionell stålproduktion via den etablerade masugnsvägen genererar betydande mängder CO2. För att minska utsläppen kan föreningarna väte och kolmonoxid som är relevanta för reduktionsprocessen tillhandahållas genom högtemperaturelektrolys. Den enklaste typen av processkoppling är tillsats av väte till naturgas. Användningen av grönt väte kan leda till betydande besparingar av CO2-utsläpp.
6. Slutlig användning - kemisk industri/raffinaderier
Väte spelar en viktig roll i den kemiska industrin och raffinaderiteknik som råmaterial. Stora mängder väte krävs dock för att göra CO2-neutralitet tekniskt möjlig för väg-, marin- och flygtrafik. Så kallade Power-to-X-processer (PTX) används för att täcka detta behov, till exempel för att omvandla överskottsel till väte och sedan omvandla den till bränsle. Grönt väte och CO2 från atmosfären, eller industriella processer och biomassa, kan användas för att producera syntetiska bränslen. I grund och botten är det effektivare att inte omvandla el till andra former av energi utan att använda den direkt. Eftersom förnybara energikällor inte kan garantera kontinuerlig och konstant kraftproduktion kan emellertid Power-to-X-processerna i kombination med lagringsteknik bli en viktig komponent i energiomställningen i framtiden.
7. Slutanvändning - rörlighetssektorn
Med Power-to-X-teknologier och processer kan förnybar energi lagras långsiktigt och användas på ett miljövänligt sätt, oavsett var kraftproducenterna är placerade. "Grönt" väte och dess derivat blir helt utsläppsfria energikällor: främst för syntetiskt fotogen i flyg, ammoniak eller metanol.
Vätgas blir därmed ett hållbart alternativ för fartygsframdrivning, som bränsleceller för tunga transporter och järnvägstransporter och för batteridrivna fordon som används för persontransporter - särskilt där batterielektriska system har nått sina gränser.
