Yakıt hücreleri enerji piyasasını nasıl değiştirecek? Yeni bir endüstri sessizce ortaya çıkıyor
1. Yakıt hücresi pazarı sessizce yükseliyor
Yaklaşık on yıllık bir geliştirmeden sonra, yakıt hücreleri bir dizi erken uygulamada iyi avantajlar gösterdi ve birçok alanda mevcut enerji kullanım teknolojileriyle rekabet edebildi, bu da bu teknolojiyi daha çekici kılıyor. . Yakıt hücreleri, güvenilir ve temiz güç kaynağı ve diğer çok işlevli uygulamaların yanı sıra perakende mağazalar ve kurumsal tesisler için yerinde düşük emisyonlu güç kaynakları olarak kullanıldıklarını kanıtlamak için birçok endüstriyel alanda (forkliftler, veri merkezleri ve telekomünikasyon kuleleri dahil) kullanılmıştır. Tüketiciler tarafından memnuniyetle karşılandı. Yakıt hücresi enerji üretimi, dünya çapında çalışan 100.000'den fazla yakıt hücresi sistemi ile giderek daha yaygın hale geliyor.
Son kullanıcı pazarında yakıt hücrelerinin satışları ve kiralamaları neden artıyor? Çünkü ister güç ister statik, ister şebekeden bağımsız veya taşınabilir uygulama gereksinimleri olsun, bu teknoloji geniş bir kullanım yelpazesine ulaşabilir, güvenilirdir ve ihtiyacı olan her alan için elektrik sağlayabilir. Yakıt hücresi, yanmadan elektrokimyasal enerji üretimini kullanan ve genellikle ulusal hava izin gereklilikleri ile sınırlandırılmayan düşük ila sıfır emisyonlu bir teknolojidir. Çok az hareketli parça olduğu için, yakıt hücresi çok sessizdir ve diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında kurulum alanı küçüktür. Bu iyi özellikler, teknolojinin çatıların, bodrumların, otoparkların, şantiyelerin veya kamusal alanların yanında olduğu gibi iç veya dış mekana yerleştirilmesine izin verir.
Buna ek olarak, yakıt hücreleri, yaklaşık% 50 güç üretim verimliliği ile küçük taşınabilir cihazlardan çok megawatt (mw) kamu hizmeti ölçeğindeki cihazlara kadar ölçeklenebilir. Bazı yakıt hücresi sistemleri, yan ürün ısısını yakalayabilir, böylece elektrik ve ısının birleşik verimliliğini% 90 veya daha yükseğe çıkarabilir.
Yakıt pilleri, geleneksel (fosil yakıt) ve yenilenebilir kaynaklar (biyogaz, biyokütle, güneş ve rüzgar enerjisi) dahil olmak üzere hidrojen içeren hemen hemen her kaynaktan hidrojeni çıkarmak için kullanır. Bu farklı hidrojen kaynakları göz önüne alındığında, yakıt hücreleri ile yenilenebilir ve fosil yakıt endüstrileri arasında bir sinerji vardır. Yakıt hücresi ve hidrojen endüstrileri büyümeye devam ettikçe, bu endüstriler için pazar genişletme fırsatları da genişleyecektir.
2. Doğal gaz uygulamaları
Giderek daha fazla yakıt hücresi, kurumsal tesislere ve kampüslere, veri merkezlerine, perakende mağazalarına, üretim tesislerine, hükümet binalarına, okullara ve hastanelere yerinde güç sağlar ve yan ürünler genellikle yalnızca ısı ve sudur. Amerika Birleşik Devletleri örnek olarak ele alındığında, Amerika Birleşik Devletleri'nin ağırlıklı olarak California, New York ve Connecticut'ta 200 MW'dan fazla büyük ölçekli sabit yakıt hücresi güç üretim kapasitesi kurduğu tahmin edilmektedir.Bu bölgelerdeki ulusal politikalar ve emisyon hedefi kontrolü, yakıt hücresi enerjisinin sürekli kullanımını teşvik etmiştir. Yakıt hücreli enerji santralleri ayrıca maliyet açısından belirli eyaletlerde elektrik şebekeleri ile rekabet edebilir, yüksek kaliteli güç sağlayabilir ve fırtınalar ve şebekenin bütünlüğünü tehlikeye atan diğer olaylar sırasında güvenilir güç sağladıkları kanıtlanmıştır. Bu yakıt hücresi sistemlerinin çoğu doğal gazla çalışmaktadır.
Birçok kamu hizmeti şirketi, şebekeden esnek enerji üretimi sağlamak için çok megavatlık yakıt hücresi sistemleri çalıştırır. Güney Kore, şebekeye sürekli baz yük gücü sağlayabilen ve bölgesel ısıtma sistemi için yüksek kaliteli ısı sağlayabilen en büyük kamu tesisinde 59 MW'lık bir doğal gaz yakıt hücresi elektrik santrali kurdu.
Amerika Birleşik Devletleri'nde Delmarva Power (Delaware), yaklaşık 22.000 haneye sürekli ve güvenilir şebeke gücü sağlayan 30 megavatlık bir doğal gaz yakıt hücresi işletmektedir. Virginia merkezli bir enerji şirketi olan Dominion, Connecticut şebekesine elektrik sağlamak için Bridgeport, Connecticut şehir merkezinde 14,9 MW'lık bir doğal gaz yakıt hücresi tesisine sahiptir. Connecticut'taki United Illuminating ve UIL Holdings Corp.'a elektrik sağlamak için multi-megawatt'lık bir doğal gaz yakıt hücresi tesisi yapım aşamasındadır. Dünyanın dört bir yanındaki bazı enerji şirketleri, müşteri tabanlarında doğal gaz yakıt hücresi sistemlerini tanıtmak için yakıt hücresi üreticileriyle pazarlama veya dağıtım anlaşmaları imzaladılar.
Buna ek olarak, küçük (1 kW) doğal gaz yakıt hücresi sistemleri Japon pazarında kolayca bulunabilmektedir Japonya'da, 100.000'den fazla konut tipi yakıt hücresi sistemi hanelere ve apartmanlara satılmıştır. Bu sayı, Japon hükümetinin 2030 yılına kadar Japon hanelerinin% 10'una (yaklaşık 5,3 milyon hane) güç sağlamak için yakıt hücrelerini kullanmak olan yakıt hücresi planlama hedefini karşılamak için hala istikrarlı bir şekilde artıyor. Konut tipi yakıt hücreleri de Avrupa'da iyi beklentiler göstermiştir.12 Avrupa AB üye ülkesi 1000 konut tipi doğal gaz yakıt hücresi sistemini test etmektedir.
Yakıt hücreleri, Amerika Birleşik Devletleri'nde Connecticut'ta inşa edilecek birkaç mikro şebekeye de dahil edilmiştir.Bu mikro şebekeler, elektrik kesintileri ve diğer acil durumlar sırasında acil durum barınaklarına esnek ve güvenilir güç sağlamak için tasarlanmıştır.
3. Biyogaz / Biyokütle
Yakıt hücreleri ayrıca hidrojen açısından zengin biyogaz kullanarak elektrik tedariki sağlayabilir. ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) tahminlerine göre, ABD biyogaz kaynakları% 50 elektrik verimliliği ile yaklaşık 5 gigawatt elektrik üretme kapasitesine sahiptir. DOE raporu ayrıca, biyogaz kaynaklarının çoğunun, aynı zamanda yakıt hücresi enerji üretimi için ana talep merkezleri olan araç (FCEV) ve sabit yakıt hücresi enerji üretimi olan büyük şehir merkezlerinin yakınında yer alacağına da işaret etti.
Bunlar arasında biyogaz kaynağı, genellikle yakılan ve doğrudan atmosfere sera gazları yayan bir yan ürün olan atık su arıtma işleminde (anaerobik çürütme gazı, kısaca ADG) metanın yan ürünüdür. Yakıt hücresi teknolojisi sayesinde Yerinde güç üretimi ("atıktan enerjiye" olarak adlandırılır) bir güç kaynağına dönüştürülebilir. Örneğin, California ve New York'ta elektrik üretmek için ADG ve yakıt hücreleri kullanan bir düzineden fazla kentsel atık su arıtma tesisi var.
Microsoft, Ohio'da bir atık su arıtma tesisine bitişik küçük bir şebeke dışı veri işleme tesisine güç sağlamak için 300 kilowatt'lık ADG destekli bir yakıt hücresinin kullanıldığı bir pilot proje başlattı ve% 100 yenilenebilir bir enerji cihazı yarattı. Microsoft, büyük veri merkezleri için gereken güç altyapısına yatırım yapmaya alternatif olarak, daha küçük veri tesislerinin ve yakıt hücrelerinin terk edilmiş biyogaz çürütücülerinin yakınına yerleştirilmesinde başı çekiyor.
Ayrıca biyogaz, yakıt hücreli elektrikli araçlarda ve yakıt hücresi tahrikli malzeme işleme ekipmanlarında gerekli olan yenilenebilir hidrojenin büyük ölçekli üretiminde de rol oynayabilir. ABD Enerji Bakanlığı, ABD atık su arıtma tesisinin her yıl 500.000 ton metan sağlayabileceğini ve bunun da her gün 600.000 yakıtlı araca yakıt sağlamak için yeterli hidrojen sağlayabileceğini bildirdi. ABD çöp sahaları da her yıl 12,4 milyon ton metan üretebilir ve yeterli hidrojen her gün 13 milyon yakıtlı araç için yakıt sağlayabilir.
Yakın zamanda yapılan bir araştırma, biyogazla çalışan yakıt hücrelerinin yalnızca elektrik ve ısı üretemeyeceğini, aynı zamanda hidrojen akışı da oluşturabileceğini gösterdi. California, Orange County'deki atık su arıtma tesisi, elektrik ve ısı üreten ve tesisin yakınında bulunan bir hidrojen yakıt istasyonuna yenilenebilir doğal gaz sağlayan iki yıllık bir pilot projede üç nesil yakıt hücresi sistemini başarıyla gösterdi.
Başka bir üçüncü nesil yakıt hücresi sistemi, Kanada'nın Vancouver kentinde halihazırda faaliyettedir ve bu sistem, enerji kaynağı üretimi sağlamak için çöp gazı (LFG) kullanır. Elektrik üretimine ek olarak, yakındaki bir hidroponik sera da yakıt hücrelerinden gelen atık ısıyı tam olarak kullanabilirken, yenilenebilir hidrojen otomobil yakıtı veya endüstride kullanılmak üzere ihraç edilebilir. BMW ayrıca, tesisin 275 yakıt hücresi tahrikli malzeme taşıma araçları için düşük maliyetli bir hidrojen kaynağı olarak Güney Carolina, ABD'deki bir otomobil üretim tesisinde hidrojen üretimi için LFG'nin kullanımını araştırıyor.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en büyük soğan işleme tesisi olan Gills Onion (California), soğan işleme atıklarının% 75'ini düşük emisyonlu, karbon nötr enerjiye dönüştürmek için 600 kilowatt (kw) yakıt hücresi kullanıyor. ADG güç kaynağı sistemi, fabrika için temel yük gücü sağlar ve anaerobik çürütücüde soğan atığının işlenmesini desteklemek için yan ürün ısısını kullanır. Şirket, her yıl elektrik maliyetlerinde yaklaşık 700.000 $ tasarruf sağlıyor ve soğan atığının tarım arazilerine taşınmasının yıllık 400.000 $ maliyetini ortadan kaldırıyor. Blue Lake Indian Tribe (California) ayrıca, entegre bir biyokütle yakıt hücresi güç üretim sisteminde odun işlemlerinden elde edilen talaşları hidrojen bakımından zengin sentez gaza dönüştürmek için yerel biyokütle kullanıyor.
4. Rüzgar ve Güneş
Rüzgar ve güneş enerjisi üretimi, doğrudan depolanamayan fazla elektrik üretecektir, ancak fazla elektrik, hidrojen ve oksijen üretmek için suyu elektrolize etmek ve gelecekte kullanılmak üzere hidrojen ve oksijeni yeraltında depolamak için kullanılabilir.Bu model fazla enerjiyi büyük ölçekte depolayabilir. Yenilenebilir enerji aynı zamanda hidrojeni doğal gaz boru hatlarına enjekte edebilir ve kullanım için aşağı akışa taşıyabilir. Yenilenebilir hidrojen ayrıca tanklarda depolanabilir, taşınabilir, bir hidrojen yakıt ikmal istasyonları ağına enjekte edilebilir ve ardından yakıt hücresi veya otomobil yakıtı olarak kullanılabilir.
Almanya, enerji geçiş stratejisinin bir parçası olarak aktif olarak P2G arıyor ve şu anda konuşlandırılan bir düzineden fazla P2G teknolojisi var. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Güney Kaliforniya Doğal Gaz, kısa süre önce Amerika Birleşik Devletleri'nde rüzgar ve güneş kaynaklarından gelen elektriği hidrojen ve metana dönüştüren ilk P2G gösterisini duyurdu ve fazlalığın bu şekilde depolandığını doğrulamak için ABD'de mevcut doğal gaz boru hatlarının kullanımını test etti Elektriğin fizibilitesi.
Küresel ulaşım yakıt hücresi uygulamalarının sürekli büyümesi ve% 100 yenilenebilir hidrojen araçlarının üretimine yönelik artan taleple birlikte, hidrojen yakıtı uygulaması, güneş ve rüzgar enerjisi endüstrilerinin gelişimi için daha büyük fırsatlar getirebilir.
Kaliforniya, ABD'de, dokuz hidrojen yakıt istasyonundan üçü, hidrojen üretmek için yerinde güneş elektrolizini kullanıyor. Daha fazla hidrojen yakıt istasyonu da yapım aşamasındadır. Kuzeydoğu Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yakıt istasyonları da yerinde güneş enerjisi (Connecticut) ve rüzgar enerjisi kullanır. Hidrojen üretmek için güç üretimi (New York).
Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (Colorado), ulaşım araçları için hidrojen üretmek üzere rüzgar ve güneş kaynaklarının kullanımını geliştiriyor ve Hawaii'deki federal bir tesiste bir güneş enerjili hidrojen istasyonu kurmayı planlıyor. Japonya ve Avrupa'da, bazı enerji istasyonları, hidrojen üretmek için yerinde güneş enerjisi üretimi sağlayabilir. Otomobil üreticileri yakıt hücreli elektrikli araçlarını tüketici pazarına itmeye devam ederken, pazar önümüzdeki birkaç yıl içinde büyümeye devam edecek.
5. Metanol
Yakıt pilleri, doğrudan sistemde modifiye edilebilen bir alkol yakıt olan metanol ile çalıştırılabilir. Metanol, yakıt hücrelerinde kullanım için çok büyük bir potansiyele sahiptir, çünkü normal koşullar altında stabil olan diğer sıvılardan galon başına daha fazla hidrojen atomu vardır. Ayrıca metanolün taşınması ve depolanması kolaydır ve dünyanın en büyük kimyasal ürünlerinden biri olarak yıllık küresel talep 50 milyon tondur.
Metanol yakıt hücresi ürünlerine sahip şirketler, telekomünikasyon kuleleri için güç, izleme ekipmanı ve sensörler, el elektronik cihazlar ve eğlence araçları ve gemilerdeki elektronik cihazlar gibi malzeme taşıma ve şebeke dışı uygulamalarda pazar fırsatları arıyor.
Metanol, özellikle Afrika, Hindistan, Karayipler ve Güneydoğu Asya'da yedek ve uzak güç yakıt hücresi pazarının gelişiminde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Kamu şebekelerinden, özellikle hücresel kulelerden gelen güvenilir güç, ekonomik büyüme, sağlık ve kamu güvenliğinde hayati bir rol oynar ve metanol yakıt hücreleri, bu alanlarda kolayca bulunabilen ortak malları kullanarak bu talebi karşılayabilir.
Yüzlerce metanol yakıt hücresi yedek güç sistemi, güç şebekelerinin aşırı hava koşullarından kaynaklanan elektrik kesintilerine maruz kalabileceği Filipinler, Karayipler ve Latin Amerika'daki telekomünikasyon ağlarında halihazırda çalışıyor. Hükümetin telekomünikasyon sitelerinde temiz enerji kullanımına izin verdiği Hindistan'da, yakıt pilleri şu anda birçok hücresel kuleye güç veren kirletici dizel jeneratörlerin yerini alacak en çekici seçeneklerden biri olarak görülüyor.
5. Büyük potansiyele sahip gelişmekte olan endüstriler
Uluslararası üne sahip şirketler de yakıt hücrelerinin avantajlarının farkına vardılar ve bu kanıtlanmış teknolojiyi enerji kullanım modelini değiştirmek için kullanıyorlar Giderek daha fazla şirket yakıt hücresi teknolojisini benimsiyor ve yakıt hücrelerinin müşteri tabanı giderek genişliyor. Yakıt hücresi endüstrisinin sürekli büyümesiyle birlikte, temiz enerjinin geleceği için aynı vizyonla ilgili enerji sektöründe potansiyel yeni pazarlar ve yeni fırsatlar ortaya çıkacaktır.
