آینده تولید هیدروژن

معرفی یکی از اولین کارخانه‌های الکترولیز در مقیاس گیگاوات در جهان که ربات‌های مدرن و دیجیتالی‌ را برای تولید بسیار خودکار به کار گرفته است، کارخانه جدید الکترولیز انرژی زیمنس تولید پایدار و اقتصاد هیدروژن تجدیدپذیر را به سرعت دنبال می‌کند.

Axel von Levetzow رئیس بخش تولید در کارخانه الکترولیز گیگاوات زیمنس انرژی در برلین (آلمان)، سرمایه گذاری مشترک بین زیمنس انرژی و ایر لیکوید، می گوید: اواخر سپتامبر است و ما مشغول نصب ماشین آلات جدید و افزایش مداوم تولید بودیم و در همان زمان آنها برنامه های خود را برای تولید الکترولیز به صنعت گران، کارآفرینان و سیاستمداران - از جمله وزرای انرژی از سراسر جهان - ارائه کرده اند.

بازدید کنندگان بسیار استقبال کردند زیرا این کارخانه که با روبات‌ها، اتوماسیون و سیستم های دیجیتالی‌ کار می کند، محوری برای اقدامات اقلیمی و برنامه های جهانی برای رسیدن به انتشار صفر خالص (کاهش انتشار گازهای گلخانه ای) با اقتصاد هیدروژن تجدیدپذیر است.

از نوامبر امسال، کارخانه تولید پشته های الکترولیز در مقیاس گیگاوات را آغاز می کند، که در سال اول با 1 گیگاوات شروع و تا سال 2024 به 2 گیگاوات می رسد و تا سال 2025 به 3 گیگاوات می رسد.

فون لوتزوو می‌گوید: پیش از این مشتریان می‌گفتند: ما به انرژی نیاز داریم و ما برای آنها نیروگاه ساختیم اما اکنون ما حتی می‌توانیم هر چیزی را که برای یک استراتژی کامل هیدروژن سبز نیاز دارند، ارائه کنیم.

افزایش تولید هیدروژنِ تجدیدپذیر

در سالن کارخانه، فون لوتزوو قبل از نموداری که تولید و مصرف انرژی در بخش‌های مختلف صنعتی را نشان می‌دهد، توقف می‌کند و توضیح می‌دهد که بخش بزرگی از این نمودار تولید برق، می‌تواند از طریق برق‌رسانی مستقیم کربن‌زدایی شود.

چالش واقعی کربن زدایی بخش‌هایی است که به سختی کاهش می‌یابد مانند صنایع شیمیایی یا فولاد، پالایشگاه‌ها، حمل‌ونقل، کشتیرانی و هوانوردی و تولید هیدروژن سبز روشی است که ما انرژی های تجدیدپذیر را در دسترس همه بخش های اقتصاد قرار می دهیم.

برای تولید پشته های الکترولیز هیدروژن تجدیدپذیر، زیمنس انرژی با Air Liquide همکاری خواهد کرد و مشارکت جوینت ونچر با شرکتی که نیازهای شرکت های فعال در زمینه گازهای صنعتی را به خوبی می شناسد، برای هر دو شریک هم افزایی ایجاد می کند.

برای افزایش سریع تولید و رسیدن به اثر مقیاس‌پذیری، باید بازار را متقاعد کنیم و این تنها با شریک قوی مانند Air Liquide با تسلط بر هیدروژن در کل زنجیره ارزش، قابل انجام است.

تقاضای جهانی هیدروژن در سال 2022 به 95 میلیون تن هیدروژن در سال رسید و تولید فولاد، به هیدروژن به عنوان یک عامل کاهنده (هزینه انرژی) نیاز دارد.

اپراتورهای کشتی های باری اکنون به دنبال تامین هیدروژن برای تولید متانول هستند و حمل و نقل هوایی و جاده ای نیز از این موضوع دور نخواهد بود و امروزه بیشتر هیدروژن از زغال‌سنگ یا گاز طبیعی تولید می‌شود که منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای مضر می‌شود.

به همین دلیل است که توانایی تولید هیدروژن تجدیدپذیر در مقیاس عظیم در مرکز یک انقلاب انرژی قرار دارد.

زمانی که تولید انبوه با پایداری P2X مطابقت دارد

کلمه کلیدی Power-to-X یا به اختصار P2X، فرآیند تبدیل الکتریسیته از انرژی های تجدیدپذیر به انرژی سبز بدون کربن یا e-Hydrogen را برای استفاده مستقیم به عنوان سوخت یا ماده اولیه توصیف می کند.

علاوه بر این می توان آن را به سوخت های الکترونیکی سازگار با آب و هوا مانند e-Mthanol یا e-Amonia تبدیل کرد.

این کارخانه در برلین یکی از اولین کارخانه های الکترولیز در مقیاس صنعتی در جهان است و از زمان اعلام برنامه ساخت در ماه مارس تا افتتاحیه در نوامبر، ساخت یک کارخانه هوشمند که استانداردهای جدیدی را برای تولید انبوه الکترولیزها تعیین می کند تنها هشت ماه طول خواهد کشید.

در این زمان مهندسان در حال توسعه و افزایش تجهیزات جدید تولیدی به طور همزمان برای تولید سریع هیدروژن تجدیدپذیر هستند.

تصادفی نیست که زیمنس انرژی این مکان (برلین) را انتخاب کرد، جایی که پیچیده ترین توربین های گاز خود را برای مشتریان از سراسر جهان تولید می کند.

بیش از یک قرن پیش، توربین‌های بخار در اینجا تولید می‌شدند که انقلابی در موتور کشتی‌ها و تولید صنعتی ایجاد کردند و همین امر را می توان در مورد تولید الکترولیز که این روزها راه اندازی شده است گفت، اگرچه صدای زمزمه خاموش ربات ها و ماشین آلات که تاسیسات 2000 متر مربعی را پر می کند با آنچه تولید یک قرن پیش بود بسیار متفاوت است.

فون لوتزو می گوید: ما کارخانه پیشگام هستیم.

مارا مرتنز رئیس خدمات فنی کارخانه می‌گوید: اینجا در سایت تولید خود در برلین، ما همکاران با تجربه زیادی داریم که می‌دانند چگونه تولید را افزایش دهند و راه‌حل‌هایی را با تأمین‌کنندگان مالی برای توسعه ارائه دهند.

او همچنین اشاره می‌کند که زیمنس انرژی با شرکای بلندمدت خود در صنعت مهندسی مکانیک همکاری نزدیکی داشته است: این روبات‌ها با قطعات یدکی که در صنعت خودرو کار می کنند، اما اگر آنها مجبور باشند غشاهای بسیار حساس را با لایه های بسیار نازک اداره کنند، بسیار دشوارتر است.

مرتنز و فون لوتزوو در دهه 2000 مهندسی مکانیک را با تمرکز بر انرژی های تجدید پذیر مطالعه کردند، زمانی که این رشته توسط - به قول خودشان - ایده آلیست ها هدایت می شد.

سپس فون لوتزوو سال‌ها را صرف توسعه توربین‌های گاز کرد، در حالی که مرتنز به سراسر جهان سفر کرد تا ژنراتورهای خنک‌شده با هیدروژن را در کارخانه‌هایی از برزیل تا مصر راه‌اندازی کند و اکنون آنها نسبت به پروژه‌ای که به آینده انرژی منجر می‌شود هیجان‌زده هستند: مرتنز می‌گوید: هر کدام از ما آماده هستیم تا مسافت بیشتری را در این راه طی کنیم.

اتوماسیون تولید الکترولیزهای PEM و چالش رساندن تولید به حجم صنعتی و مقیاس بزرگ

کارخانه جدید بسیار خودکار است، ماشین‌های پوشش یک لایه نازک پلاتین را روی غشاء از یک طرف و یک لایه ایریدیوم را از طرف دیگر اعمال می‌کنند و مرتنز می‌گوید: چالش این است که لایه باید بسیار نازک باشد، زیرا مواد خام گران است، اما به اندازه‌ای ضخیم است که غشا را قابل اعتماد کند.

در انتهای خط، ضایعات با دستگاه های مخصوص پانچ می‌شوند، هم به دلایل زیست محیطی و همچنین به دلیل ارزش باقی‌مانده پلاتین و ایریدیوم روی غشاء که مجدد بازیافت می‌شوند.

سپس غشاء لمینیت شده و به شکل های مستطیلی فشرده می شود، در قاب ها قرار می گیرد و در نهایت در به اصطلاح پشته ها به ارتفاع یک در جمع می شود.

سپس هر پشته برای آزمایش عملکرد به سالن دیگری منتقل می شود و در مکان‌های تولیدی دیگر مانند Mulheim، پشته‌ها به محصول نهایی مونتاژ می‌شوند - یک سیستم الکترولیز متشکل از آرایه‌های پشته‌ای چهار در شش و قطعات فرآیندی که می‌توان به راحتی بسته‌بندی و به محل ساخت و ساز مشتری حمل کرد.

کنترل کیفیت با سیستم نظارتی برخط کاملاً خودکار در کارخانه جدید بسیار مهم است: می تواند کوچکترین ناهمواری را در پوشش غشاء تشخیص دهد - که بعداً می تواند منجر به عملکرد کمتر کارآمد پشته ها شود.

بیشتر کامپوننت ها سریالی هستند، بسیاری از اجزا به صورت اپتیکال اسکن می شوند و مرتنز می‌گوید: ما تمام داده‌ها را از پشته‌ها گرفته تا شارژ ایریدیومی که در طول تولید استفاده شد، را دریافت کرده‌ایم و ما یک دوقلوی دیجیتالی از تولید را دریافت می کنیم که به ما امکان می دهد کیفیت بالای محصولات خود را تضمین کنیم - و تولید را هر روز توسعه دهیم.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.