Kao alternativna goriva koja omogućavaju kontinuiranu opskrbu energijom i primjenu u plamenicima, umjesto danas ponajviše korištenih prirodnog i ukapljenog naftnog plina, danas se najčešće razmatraju razni bioplinovi, kanalizacijski plinovi ali i vodik. Takva goriva moraju zadovoljiti sljedeće uvjete:
• najmanje 50% volumnog udjela zapaljive tvari (sastojka)
• najmanja ogrjevna vrijednost: 3,5 kW h/m3
• relativna vlažnost: < 60%
• volumni udio sumporovodika (H2S): < 0,1%
• odsutnost toksičnih sastojaka
• nečistoće u skladu s G260.
Sve te uvjete zadovoljava vodik. Riječ je o najlakšem, odnosno najmanjem elementu u periodnom sustavu. Oko 8,7 puta lakši je od prirodnog plina i 14 puta je lakši od zraka. S obzirom na svoju specifičnu težinu, vodik ima mnogo veću energetsku gustoću od prirodnog plina (2,87 puta), no s obzirom na volumen ona je mnogo manja (3,6 puta).
Trenutačno se širom svijeta proizvodi oko 600 milijardi m3 vodika, od čega se gotovo sve tako proizvedene količine troše u industriji, što odgovara oko 1,5% globalne potrošnje energije. Za usporedbu, godišnja potrošnja plina (prirodnog i UNP-a) u Hrvatskoj se kreće oko 2,6 mlrd. m3. To znači da bi, čak i kada bi se 10% tog plina zamijenilo vodikom, i dalje za pokrivanje potrošnje u Hrvatskoj trebalo 2,5 mlrd. m3 prirodnog plina!
Kako se proizvodi vodik?
Oko 70% proizvedenog vodika čini tzv. sivi ili plavi vodik.
Sivi vodik proizvodi se metanizacijom, tj. parnim reformiranjem metana (glavne komponente prirodnog plina). U tom se procesu razgradnje metana na temperaturi oko 900 °C i tlaku do 30 bar dobivaju vodik i ugljikov monoksid, a potom se iz njega reakcijom s vodom (parom) proizvodi ugljikov dioksid.
Plavi vodik se proizvodi u procesu koji nije drugačiji od onog koji se koristi za proizvodnju sivog vodika. Međutim, proizvedeni CO2 se ili skladišti ili koristi kao sirovina.
Zeleni vodik je pak onaj koji se proizvodi bez bilo kakvih emisija, točnije elektrolizom vode. U elektrolizatoru se voda razdvaja na vodik i kisik uz pomoć električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora. Pri tome je za proizvodnju 1 kg vodika potrebno 55 kW h električne energije (uz pretpostavku da je učinkovitost procesa elektrolize veća od 60%) i 9 kg vode. Pri tome 1 kg vodika odgovara volumenu od 11,89 m3 vodika. Tijekom tog procesa ne proizvodi se CO2.
Tako dobiven vodik može se koristiti izravno, skladištiti ili miješati s prirodnim plinom.
Neke posebnosti primjene vodika kao goriva u sustavima grijanja
Glavna razlika kod primjene vodika kao goriva za izvore topline sustava grijanja u usporedbi s metanom (prirodnim plinom) je toplinsko opterećenje. Komponente uređaja na koje to najviše utječe su:
• površina plamenika (pri minimalnom opterećenju)
• brtva plamenika
• stražnja stijenka komore za izgaranje (pri punom opterećenju)
• ionizacijska elektroda
• elektroda za paljenje.
Drugi važan čimbenik, na koji pri tome također treba obratiti posebnu pozornost, je trajnost komponenti koje dolaze u doticaj s vodikom i njihova propusnost za molekule vodika.
Weishaupt i rješenja za primjenu vodika
Kotlovi za grijanje Weishaupt WH razvijeni su i proizvedeni tako da mogu raditi s plinom u kojem udio vodika može biti i 100% (čisti vodik!) pri čemu toplinski učin iznosi do 32 kW, dok kod udjela vodika od 20% učin može biti i veći od 45 kW. Certificiranje takvih uređaja za rad sa 100% vodika provedeno je u skladu s DVGW CERT ZP 3100.100.
Kada je pak riječ o plamenicima, pretlačni plamenici WH prikladni su za primjenu plina s udjelom vodika do 20%, uz uvjet da se Wobbeov indeks ne mijenja za više od ±2%. Certificiranje takvih plamenika za rad s do 20% vodika provedeno je u skladu s DVGW CERT ZP 3502 za toplinske učine do 1,8 MW.
