Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, hidrojeni çok daha ucuza ve güvenli bir şekilde depolamak için yeni bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, doğada bol miktarda bulunan demiri kullanarak hidrojeni, sadece 6 milimetre kalınlığında duvarlara sahip kapta depolamayı başardı. Enerji depolama ve geri alma işlemi, demir-hava pillerinde de kullanılan bir ilke olan demir paslanması süreciyle gerçekleştirildi. Fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmak amacıyla, İsviçre hükümeti 2050 yılına kadar enerji ihtiyacının %40’ını karşılamak için güneş enerjisini kullanmayı planlıyor. Güneş enerjisiyle ilgili sorun, özellikle İsviçre’de kışın güneşin çok az olması. Bu eksikliğin üstesinden gelmek için hükümet, rüzgar ve hidroelektrik enerjisini ve gerektiğinde doğalgaz santrallerini kullanmayı planlıyor. Ancak ETH Zürih’teki araştırmacılar hidrojenin bu ihtiyacı karşılayabileceğini düşünüyor.
Ucuz ve güvenli bir yöntem
Hidrojen gazı, yaz aylarında güneş enerjisi kullanılarak suyun elektrolizi yoluyla elde edilebilir ve kışın temiz yakıt olarak kullanılabilir. Ancak, bu son derece uçucu ve yanıcı gazı uzun süreler boyunca depolamak yoğun enerji gerektiren ve riskli bir işlem. Araştırmacıların geliştirdiği yöntem ise çok daha güvenli ve ucuz bir yöntem olarak ön plana çıkıyor.
Fonksiyonel malzemeler profesörü Wendelin Stark liderliğindeki ETH Zürih araştırmacıları, hidrojeni demirde depolamak için 19. yüzyıldan beri bilinen buhar-demir işlemini kullanıyor. Yanıcı gaz, demir cevherinin 400 santigrat derece tutulduğu paslanmaz çelik bir reaktöre pompalanıyor. Bu sıcaklıklarda hidrojen, demir oksit veya pastan oksijeni çıkararak su ve demir üretiyor. Bu, enerjinin su ve demirde depolandığı ve büyük kayıplar olmadan aylarca tutulabildiği demir-hava pilini şarj etmeye çok benziyor. Enerji talebinin yüksek olduğu kış aylarında, araştırmacılar bu reaktörlere sıcak buhar verebilirler. Bu işlemle, pas oluşup hidrojen gazı açığa çıkarak işlem tersine çevriliyor. Daha sonra hidrojen, bir yakıt hücresinde elektrik üretmek veya bir türbini döndürmek için yakıt olarak kullanılabilir.
Bu depolama seçeneğinin en büyük avantajı, uygulanmasının kolay ve ucuz olması. İşlemde kullanılan malzemeler herhangi bir ön işleme ihtiyaç duymuyor. Doğada bol bulunan demiri kullanarak kolaylıkla ölçeklendirmek mümkün.
ETH araştırmacıları, teknolojiyi göstermek için Hönggerberg kampüsünde pilot tesis olarak 3 tane reaktör inşa ettiler. Tesis, 10 MWh hidrojen depolayabiliyor ve geri dönüştürüldüğünde 4-6 MWh enerji üretebiliyor. Teknolojinin dezavantajı, dönüşüm işleminde enerjinin %60’ına kadar bir oranda kaybedilmesi. Ancak araştırmacılar teknolojiyi daha büyük bir ölçekte test etmeye kararlılar. 2.000 metreküp hacimli reaktörlerde 4 GWh hidrojen depolamayı planlıyorlar. Böyle bir tesis, yaz aylarında depolanan enerjiyi kullanarak kampüsün kış mevsimindeki enerji gereksiniminin beşte birini karşılayabilir.
Her ne kadar enerji dönüşümünde verimsiz olsa da, araştırmacılar teknolojinin mevcut yöntemlerden 10 kat daha ucuz olduğunu iddia ediyorlar. Dolayısıyla, ileride mevsimsel enerji depolamada önemli bir kullanım alanı bulabileceğini ifade ediyorlar.