TOP10 díjasok sorozat: Power-to-Gas

TOP10 díjasok sorozat: Stringbike
2019. január 24.
TOP10 díjasok sorozat: Energocell
2019. január 31.

A Chicagói Egyetem által kifejlesztett archaea nevű önfenntartó mikroorganizmusok természetes úton képesek hidrogén és szén-dioxid felhasználásával biometán-előállításra. A Power-to-Gas Hungary Kft. ezen innovatív technológia alkalmazásával piacképes választ kíván nyújtani a modern energiapiacok kihívásaira. Ennek első lépése a világon egyedülálló, ipari méretű power-to-gas üzemek létesítése, mellyel a technológia tulajdonosaként és kereskedelmi hasznosítójaként Magyarországon és a közép- és kelet-európai régióban kívánja értékesíteni innovatív megoldását.

A megvalósuló projektek hozzájárulnak a villamosenergia-hálózatok stabilitásához, a megújuló forrásból származó villamos energia hatékony tárolásához, a földgázhálózatok ökológiai lábnyomának csökkenéséhez, valamint a villamos dekarbonizációs törekvések eléréséhez.

Az energiapiacok – az EU-s és a kormányzati fenntarthatósági célkitűzésekkel összhangban – átalakuláson mennek keresztül, melynek kulcsa a megújuló energiaforrások minél nagyobb mértékű hasznosítása. A megújulók hasznosításának növelése azonban kihívásokba ütközik:

Az időjárástól függő, így nem teljeskörűen kontrollálható energiatermelés (napenergia, szélenergia) során a kereslet és a kínálat egyensúlya felborul. A túltermelés technikai problémákat eredményez: a hálózatok egyensúlyának, stabilitásának fenntartása jelentős üzemeltetői kihívást jelent. A túltermelés gazdaságilag is kedvezőtlen hatású, mivel rendkívül alacsony energiaárakhoz vezet, s ez hátráltatja a megújuló energiaforrások integrációját is.

E kihívásokra piacképes megoldást nyújthat a Power-to-Gas Hungary Kft. által, a Chicagói Egyetem kutatásai alapján, az Electrochaea GmbH-val együtt fejlesztett power-to-gas technológia, mely képes a felesleges villamos energiát biometánná alakítani, és azt a szabványos földgázhálózatokba injektálni. Ez rugalmas, a keresletet és kínálatot kiegyenlítő megoldást jelent a villamosenergia-hálózat stabilitásának fenntartására. Mivel a földgázhálózatok jelentős szabad kapacitásokkal rendelkeznek, a technológia lehetővé teszi az ipari méretű energiatárolást. Illeszkedik a fenntarthatósági és dekarbonizációs törekvésekhez is, mivel egyik inputtényezője a szén-dioxid.

Az egyedülálló technológia alapanyagai a szén-dioxid és a hidrogén. Ez utóbbi elektrolizáló egységek vízbontása során, zöldáram használatával keletkezik. E kétfázisú gázkeveréket juttatják abba a zárt tartályba, amely a rendszer alapját tartalmazó ún. biokatalizátort tartalmazza. Ez egy olyan szubsztrátum, amelynek biokomponensét az a mesterségesen kitenyésztett (de nem génmanipulációval előállított) metanogén archea törzs adja, amelynek szén-dioxid konverziós képessége hússzor nagyobb, mint a természetben előforduló társaié. A reaktorban az anaerob mikroorganizmusok metabolikus tevékenységével az 1:4 arányban bejuttatott szén-dioxidot és hidrogént biometánná és vízzé alakítja. A 60–65 °C hőmérsékletű, 10 bar nyomású reaktor fejterében a metán koncentrációja elérheti a 80 százalékos értéket, míg a maradék 20 százalék hidrogén. A hidrogén javarészt eltávolítható, ezáltal olyan tisztított gázelegy áll elő, amelynek biometán-koncentrációja eléri a 97 százalékot, és tulajdonságai megfelelnek a földgázminőségre vonatkozó magyar és nemzetközi szabványokban foglaltaknak.

Más értékesíthető melléktermékek is keletkeznek, mint az ipari felhasználásra alkalmas oxigén, vagy a vízbontás és a metánszintézis által termelt hőenergia.

A technológia különlegessége a biológiai katalizátor használata. Világszerte találhatók olyan üzemek, amelyek a mikroorganizmusok helyett – magas nyomáson és hőmérsékleten üzemelő – kémiai katalizátort alkalmaznak a metántermelés során. A kereskedelmi léptékű, biometánt előállító üzemek közül a legelőrehaladottabb fázisban az Electrochaea cégcsoport által létrehozott, 2016 szeptemberétől üzemelő, 1 MWe névleges villamosteljesítmény-igényű elektrolizálóval felszerelt dániai üzem van.

A Power-to-Gas Hungary Kft. által alkalmazott biotechnológiának a termokémiai katalitikus folyamatokkal szembeni előnyei:

nagyfokú szelektivitás: nem keletkezik egyéb, a folyamatokat gátló anyag;

ipari robusztusság: metán vagy kén-hidrogén jelenléte nem befolyásolja a gáztermelést; 

rugalmasság: másodperceken belül megindul a metántermelés, nincs szükség hosszú előkészítési folyamatokra;alacsony karbantartási igény: nincs szükség a katalizátor regenerálására (kikapcsolt állapotban több hónapig is működőképes marad);

skálázhatóság: a folyamatok üzemmérettől függetlenek.

Jelenleg a Power-to-Gas Hungary Kft. olyan K+F+I tevékenységet folytat, amelynek célja, hogy 2020-ra több, legalább 2,5 MWe méretű power-to-gas üzemet építsen, amellyel Magyarország világvezetővé válhat a biometán előállítása területén.

További potenciál a power-to-gas üzem összhatásfokának javítása, veszteségek csökkentése, szubsztrátum hasznosítási lehetőségek azonosítása, új rendszerkapcsolatok feltárása és rendszerbe integrálása, valamint üzemeltetési stratégiák és az azokhoz kapcsolódó informatikai szolgáltatások biztosítása.

További részletek és más érdekességek a A 100 legérdekesebb magyar innováció című kiadványban.

innoexpo.hu