Zeleni vodik jedno je od velikih obećanja energetske tranzicije, budući da nudi način pohranjivanja i korištenja energije bez emisija ugljika. Ova vrsta vodika proizvodi se procesom tzv elektroliza vode, koji odvaja vodik i kisik koristeći električnu energiju proizvedenu iz obnovljivih izvora kao što su sunce i vjetar. Unatoč svojim prednostima, zeleni vodik suočava se s nizom izazova kojih moramo biti svjesni kako bismo procijenili njegov potencijal kao istinske alternative fosilna goriva.
U ovom članku istražujemo ključna pitanja koja utječu na razvoj zelenog vodika, zajedno s njegovim značajkama, prednostima i nedostacima, kako bismo dobili potpuni uvid u to što ova tehnologija stvarno nudi.
proizvodnja zelenog vodika
Vodik se u prirodi obično ne nalazi izoliran, već je obično povezan s drugim molekulama, poput vode. U elektrolizi primjenjujemo električnu struju da razbijemo molekule vode (H2O) u vodik (H2) i kisika (O2). Ovaj je proces održiv samo ako električna energija koja se koristi dolazi iz čistih izvora, poput solarne energije ili energije vjetra. Stoga se vodik proizveden ovom tehnikom naziva zeleni vodik.
Nasuprot tome, većina danas proizvedenog vodika dolazi iz fosilna goriva, poput prirodnog plina ili nafte. Ova vrsta, poznata kao sivi vodik, naširoko se koristi u kemijskoj industriji i rafinerijama. Međutim, njegova proizvodnja stvara velike količine ugljičnog dioksida (CO2), što ga čini neodrživim s ekološkog gledišta.
Iako je postignut veliki napredak u proizvodnji zelenog vodika, to je još uvijek relativno nova tehnologija i daleko je od skalabilne. U svijetu 99% korištenog vodika još uvijek dolazi iz fosilnih sirovina, što rezultira godišnjim globalnim emisijama od 900 milijuna tona CO2.
Pohrana energije
Jedna od najvažnijih karakteristika zelenog vodika je njegova sposobnost da skladištiti energiju. Obnovljivi izvori energije, poput sunca i vjetra, jesu signali za skretanje, što znači da ponekad stvaraju više energije nego što se može potrošiti, a ponekad ne stvaraju dovoljno.
Vodik to može riješiti tako što djeluje kao akumulator. Kada postoji višak obnovljive električne energije, može se koristiti za proizvodnju vodika putem elektrolize. Naknadno se ovaj vodik može koristiti kao gorivo u motorima, strojevima ili čak kao sirovina u industrijskim procesima. Na taj način zeleni vodik može pomoći u skladištenju viška obnovljive energije i njegovom korištenju kada su obnovljivi izvori rijetki.
Osim što djeluje kao akumulator energije, zeleni vodik ne proizvodi emisije stakleničkih plinova kada se koristi, što ga čini ključnim elementom za dekarbonizacija industrijskog, prometnog i energetskog sektora.
Problemi sa zelenim vodikom
Glavni nedostatak zelenog vodika je njegova visoka cijena proizvodnje. Iako je vodik najzastupljeniji element u svemiru, proces njegovog dobivanja iz vode je skup zbog potrošnje energije koju zahtijeva elektroliza. Čak i s električnom energijom iz obnovljivih izvora, trošak ostaje visok.
Drugi problem s kojim se suočava zeleni vodik je niska energetska učinkovitost trenutnih metoda proizvodnje i transporta. Prema studijama, oko 80% energije korištene u procesu proizvodnje zelenog vodika gubi se. Ova energetska neučinkovitost predstavlja veliku prepreku njegovoj masovnoj primjeni.
Osim toga, kompliciran je i transport i skladištenje vodika. Ovaj plin ima a niske gustoće energije u usporedbi s drugim gorivima, što znači da skladištenje i transport iste količine energije zahtijeva puno veće spremnike i cjevovode. Također je vrlo zapaljiv, što povećava sigurnosne rizike.
Drugi važan izazov je rizik od curi. Molekule vodika su iznimno male, puno manje od onih u metanu ili prirodnom plinu, što ih čini težim za zadržavanje. Ako vodik iscuri u atmosferu, mogao bi utjecati na klimu na sličan način kao staklenički plinovi, jer bi mogao utjecati na razine metana i drugih atmosferskih spojeva.
Koliko košta proizvodnja vodika?
Jedna od najznačajnijih prepreka širenju zelenog vodika je njegova cijena. Nedavna studija procjenjuje da proizvodnja zelenog vodika putem elektrolize može biti isplativa od 3,23 € po kilogramu ako se koriste obnovljivi izvori energije. Neke optimistične prognoze pokazuju da bi se za nekoliko godina troškovi mogli smanjiti na 2,5 eura po kilogramu.
Međutim, te brojke uvelike ovise o nekoliko čimbenika, poput cijene električne energije i troška elektrolizera, koji za sada ostaje značajan. Trenutno je proizvodnja zelenog vodika znatno skuplja od proizvodnje sivog ili plavog vodika, zbog čega mnoge industrije nastavljaju birati te alternative.
El sivi vodik Najčešći je i najjeftiniji, ali njegova proizvodnja uključuje izgaranje fosilnih goriva, što ga čini ekološki neodrživom opcijom. S druge strane, plavi vodik, koji se dobiva iz prirodnog plina, ali hvata i pohranjuje CO2 emitiran, to je opcija koja smanjuje emisije, iako je još uvijek manje održiva od zelenog vodika.
Prednost
Zeleni vodik ima nekoliko prednost ključ koji ga čini vrlo privlačnom alternativom za dekarbonizaciju sektora koje je teško elektrificirati:
- smanjenje emisija: Njegova proizvodnja i uporaba ne emitiraju zagađujuće plinove ili stakleničke plinove. To je potpuno čisto gorivo kada se dobiva iz obnovljivih izvora energije.
- Pohrana energije: Djeluje kao rješenje za pohranjivanje viška energije iz obnovljivih izvora i njeno oslobađanje kada potražnja to zahtijeva, proširujući kapacitet obnovljivih izvora.
- Široke primjene: Djeluje kao gorivo u transportu, kao posrednik u proizvodnji energije i kao sirovina u kemijskoj industriji.
- Dekarbonizacija industrijskih sektora: Sektori kao što su zračni promet, pomorski promet i teška industrija ovise o gorivima visoke gustoće energije koje samo vodik može ponuditi.
Nedostaci
Unatoč prednostima zelenog vodika, moramo također uzeti u obzir nedostaci to pokazuje:
- Visoka cijena proizvodnje: Proces elektrolize ostaje skup, posebno u usporedbi sa sivim vodikom.
- Poteškoće u transportu i skladištenju: Vodik zahtijeva posebnu infrastrukturu za sigurno skladištenje i transport, što stvara dodatne troškove.
- sigurnosni rizici: Vodik je vrlo zapaljiv i njegov transport može predstavljati rizik ako se njime ne rukuje ispravno.
- Niska energetska učinkovitost: Velik dio energije uložen u proizvodnju zelenog vodika gubi se u procesima proizvodnje i transporta.
Ukratko, zeleni vodik predstavlja jednu od najperspektivnijih tehnologija za energetsku tranziciju i dekarbonizaciju sektora koji nemaju jasnu alternativu kroz izravnu elektrifikaciju. Međutim, njegov će uspjeh uvelike ovisiti o smanjenju troškova proizvodnje, poboljšanju učinkovitosti i razvoju potrebne infrastrukture za skladištenje i transport.