De afgelopen jaren is waterstofenergie opnieuw een cruciaal thema geworden in de sector van de nieuwe energie. De waterstofindustrie is expliciet genoemd als een van de belangrijkste opkomende grensverleggende industrieën voor ontwikkeling, naast sectoren zoals nieuwe materialen en innovatieve farmaceutische producten. Rapporten benadrukken de noodzaak om actief nieuwe groeimotoren te stimuleren, waaronder biofabricage, commerciële lucht- en ruimtevaart en de economie op lage hoogte, terwijl voor het eerst expliciet prioriteit wordt gegeven aan de versnelde ontwikkeling van de waterstofindustrie. Dit onderstreept het enorme potentieel van waterstofenergie.
Momenteel domineert de op steenkool gebaseerde waterstofproductie de aanbodstructuur met 64%, gevolgd door waterstof uit industriële bijproducten (21%), waterstof uit aardgas (14%) en andere methoden (1%). Dit laat zien dat waterstofproductie op basis van fossiele brandstoffen een absolute dominantie heeft met 99%, terwijl elektrolyse-gebaseerde "groene waterstof" en andere methoden marginaal zijn. Bijgevolg hanteren de huidige waterstoftankstations voornamelijk het volgende productie-opslag-transportmodel: Petrochemische bedrijven in afgelegen gebieden produceren waterstof uit fossiele brandstoffen, comprimeren waterstof onder lage druk (doorgaans ~1,5 MPa) tot ~20 MPa met behulp van compressoren en slaan het op in buistrailers van 22 MPa. De waterstof wordt vervolgens naar tankstations getransporteerd, waar het een tweede compressie ondergaat tot 45 MPa voor brandstofcelvoertuigen. Dit ruimtelijk gefragmenteerde model verhoogt de transportkosten, de investeringskosten voor apparatuur en de benodigde tijd, terwijl het beperkt blijft door de op fossiele brandstoffen gebaseerde productie van "grijze waterstof".
Bovendien wordt waterstof volgens de huidige regelgeving geclassificeerd als een brandbare en explosieve gevaarlijke chemische stof. Daardoor zijn waterstofproductieprojecten voornamelijk geconcentreerd in afgelegen chemische parken met strenge veiligheids- en milieueisen.
Door de voortschrijdende elektrolysetechnologie dalen de productiekosten van groene waterstof geleidelijk. Tegelijkertijd zorgen milieubeleid zoals "carbon peaking" en "carbon neutrality" ervoor dat groene waterstof een cruciale richting wordt voor de toekomstige ontwikkeling van gasvormige energie. Het Internationaal Energieagentschap voorspelt dat koolstofarme waterstoftechnologieën zoals elektrolyse in 2030 goed zullen zijn voor 14% van de waterstofmarkt, wat een aanzienlijke invloed zal hebben op de indeling van tankstations. Elektrolyseproductie, met zijn eenvoudige en toegankelijke grondstoffen, maakt waterstofproductie mogelijk buiten de traditionele chemische parken. Directe compressie van ter plaatse geproduceerde waterstof voor het tanken van voertuigen elimineert transport over lange afstanden en secundaire compressie, waardoor de economische en tijdskosten effectief worden verlaagd.
Om zich aan te passen aan de gangbare, op fossiele brandstoffen gebaseerde waterstofvoorzieningsketen, domineren momenteel twee typen membraancompressoren de markt: 1) Waterstofvulinstallaties met een inlaatdruk van circa 1,5 MPa en een uitlaatdruk van 20-22 MPa; 2) Compressoren voor tankstations met een inlaatdruk van 5-20 MPa en een uitlaatdruk van 45 MPa. Dit tweestaps proces vereist echter een gecoördineerde werking van beide installaties. Bovendien raken de compressoren voor tankstations buiten werking wanneer de druk in de waterstofopslagcilinder onder de 5 MPa daalt, wat resulteert in een lage waterstofbenutting.
Geïntegreerde waterstofproductie- en tankstations tonen daarentegen een superieure efficiëntie. In dit model kan waterstof uit elektrolyse rechtstreeks worden gecomprimeerd van ~1,5 MPa tot 45 MPa met behulp van een enkele membraancompressor, waardoor de kosten voor apparatuur en tijd aanzienlijk worden verlaagd. De lagere drempelwaarde voor de inlaatdruk (1,5 MPa versus 5 MPa) verbetert ook de waterstofbenutting aanzienlijk.
Naarmate de elektrolysetechnologie zich verder ontwikkelt, zal de toepassing van geïntegreerde waterstofstations naar verwachting toenemen, wat de marktvraag naar membraancompressoren van 1,5 MPa tot 45 MPa zal stimuleren. Ons bedrijf beschikt over uitgebreide ontwerp- en productiemogelijkheden om oplossingen op maat te leveren voor dit toepassingsscenario. Met het groeiende aandeel groene waterstofproductie zal het aantal geïntegreerde stations naar verwachting toenemen, waardoor zowel de toepassingsmogelijkheden van membraancompressoren als ons productportfolio worden uitgebreid en innovatieve tankoplossingen worden geboden.
Desondanks blijven er uitdagingen bestaan bij de ontwikkeling van geïntegreerde waterstofstations en bijbehorende compressoren, waaronder de hoge kosten van elektrolyse, de classificatie van waterstof als gevaarlijke chemische stof en de onvolledige waterstofinfrastructuur. Het effectief aanpakken van deze problemen is cruciaal voor de verdere ontwikkeling van geïntegreerde waterstofenergiesystemen.
Geplaatst op: 27 februari 2025