تجزیه آب برای ذخیره انرژی

روند گرایش به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر، رشد زیادی یافته است. یکی از مشکلات پیش‌رو در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر، نبود امکان ذخیره آن است. از آنجا که تامین انرژی به صورت 24 ساعته در برخی انواع انرژی‌های تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی امکان‌پذیر نیست، یافتن شیوه‌هایی برای ذخیره انرژی تولیدی و بهره‌گیری از آن در ساعات افت یا توقف تولید، اهمیت دوچندانی می‌یابد.

کد خبر: ۷۱۶۵۸۵

یکی از شیوه‌هایی که بتازگی برای این منظور به کار گرفته می‌شود، استفاده از شیوه الکترولیز آب است. الکترولیز آب به معنای اعمال جریان الکتریکی به این مایع از طریق دو الکترود با جنس‌های مختلف و تجزیه آب به دو عنصر تشکیل‌دهنده یعنی هیدروژن و اکسیژن است.

اکنون آلمان یکی از معدود کشورهایی است که از این فناوری برای ذخیره بخشی از انرژی مازاد تولیدی توسط نیروگاه‌های خورشیدی یا بادی خود استفاده می‌کند. در هریک از مراکز ویژه این کار، مخازنی به ابعاد یک کانتیتر حمل مواد سوختی قرار دارد. انرژی مازاد تولیدی توسط نیروگاه‌ها وارد این مخازن شده و آب موجود در آن را تجزیه می‌کند.

هیدروژن تولیدی از این روش را می‌توان بعدا به عنوان سوخت برای تولید گرما و به حرکت درآوردن توربین‌های تولید الکتریسته به کار گرفت. همچنین از این هیدروژن تولیدی می‌توان به عنوان سوخت خودروهای هیدروژنی، گرمایش منازل یا حتی تولید کود شیمیایی استفاده کرد.

در این میان، کانادا هم به فکر بهره‌گیری از این شیوه برای ذخیره انرژی الکتریکی مازاد تولیدی خود افتاده و قرار است بزرگ‌ترین مجموعه ذخیره برق خود را ایجاد کند.

استفاده از روش الکترولیز برای ذخیره انرژی الکتریکی مازاد، مزیت‌هایی نسبت به سایر شیوه‌های موجود برای این کار دارد. نخست این که زیرساخت‌های مورد نیاز برای این شیوه تقریبا هر جایی فراهم است. دوم این که میزان انرژی ذخیره‌شده با این روش به مراتب بیشتر از سایر روش‌هاست و سوم این که هیدروژن تولیدی می‌تواند جایگزین سوخت‌های فسیلی در صنایع و خودروهای بدون آلایندگی شود.

البته شیوه الکترولیز از نظر میزان کارایی در ذخیره انرژی رتبه چندان مناسبی در مقایسه با سایر شیوه‌های مورد استفاده برای این کار ندارد و 65 درصد مجموعه انرژی اولیه در آن به هدر می‌رود. با این حال، استفاده گسترده از منابع تجدیدپذیر انرژی و نیز نیاز روزافزون به ذخیره انرژی مازاد تولیدی، شیوه تجزیه آب را به کاربردی‌ترین راه حل ممکن بدل ساخته است.

اوایل سال جاری میلادی، شرکت آلمانی زیمنس، پروژه ساخت بزرگ‌ترین مرکز الکترولیز «غشای تبادل پرتون» (PEM) جهان را در شهر ماینز این کشور آغاز کرد. با این که به طور معمول، سطح انرژی ورودی در الکترولیز باید یکنواخت باشد، اما شیوه غشای تبادل پروتون می‌تواند عملکرد مناسبی حتی در مواقعی که انرژی ورودی دچار نوسانات شدید است، داشته باشد. از آنجا که انرژی خورشیدی و بادی در هر روز ممکن است به دلیل وضع جوی دچار نوسانات شدید شود، این شیوه برای ذخیره انرژی حاصله از آن بسیار کارآمد خواهد بود. طبق برنامه‌ریزی‌ها، این پروژه که قرار است تا سال آینده میلادی به بهره‌برداری برسد، ظرفیت تولید 650 تن هیدروژن در سال را خواهد داشت. گفتنی است انرژی این میزان هیدروژن برابر با حدود 2.5 میلیون لیتر بنزین است.