- За да имаме нулеви въглеродни емисии до 2050 г., употребата на Н2 трябва да се увеличи от 90 млн. до 200 млн. тона за 10 г.
- "Зеленият" е твърде скъп, но цената му може да падне заради поевтиняващите ВЕИ
Светът се готви за енергийна трансформация. Основната задача е да се освободим от парниковите емисии и да избегнем най-лошите последствия от промените в климата. А за да се случи това, водородът (H2) трябва да измести въглерода в световната енергетика.Най-лекият и пръв в Менделеевата таблица химичен елемент ще бъде зелена алтернатива на природния газ в производството на топлина за индустриални цели, той ще декарбонизира "мръсни" индустрии като металургията, производството на цимент и стомана. Има бляскаво бъдеще във всички видове транспорт, при които теглото на батериите е сериозен проблем - тежкотоварните камиони, корабите, големите пътнически самолети.
Влакове, задвижвани от водородни горивни клетки
могат да заместят всички останали в експлоатация дизелови локомотиви, особено по жп линиите, чиято електрификация не е рентабилна.Според оценките на Международната агенция за енергетика (МАЕ), за да бъдат постигнати целите за нулеви въглеродни емисии до 2050 година, употребата на водород трябва да се увеличи от 90 млн. тона през 2020 година, до 200 млн. тона през 2030 година. Но това е голямо предизвикателство, защото разходите за производство и пренос на водорода засега са по-високи от тези за природния газ.Въпреки това, отчитайки, че водородът е енергията на бъдещето, много страни вече са се заели да декарбонизират икономиките си. Доклад на Водородния съвет (Hydrogen Council), който обединява водещи световни компании в тази сфера, показва, че от началото на 2021 г. над 30 държави са публикували пътни карти за водород, а правителствата по целия свят са ангажирали повече от 70 милиарда щатски долара публично финансиране.Амбициозни планове, свързани с водорода, имат ЕС, САЩ, Япония, Канада, Великобритания, Австралия, Саудитска Арабия, Китай.В стратегията на ЕС е предвидено до 2030 година в страните-членки да има електролизи за производството на чист водород с капацитет от 40 гигавата.В САЩ пък планират мащабна мрежа за производството на водород в 30 щата, която да генерира годишни приходи от 140 млрд. долара и да създаде 700 хил. работни места до 2030 година.По данни на организацията Hydrogen Council, към момента с хоризонт до 2030 г. са планирани 228 големи "водородни" проекта с общи капиталови разходи от 300 млрд. долара.Преди месец компанията
Shell съобщи, че ще строи най-големият завод
за зелен водород в Европа, който ще снабдява със суровина рафинерията им в Ринеланд. Но тъй като водородът е между 5 и 7 пъти по-скъп спрямо продукцията от изкопаемите горива, в Shell имат идея да намалят разходите, разполагайки производствените мощности в близост до потребителите - например завода на ArcelorMittal на пристанището в Хамбург. От това място ще може да бъде доставян водород и за тежкотоварните камиони.Три компании - швейцарската MSC, водеща в криузните пътувания, италианският корабостроител Fincantieri и газовата Snam, обединяват усилията си за разработването на първия круизен кораб, използващ водород, пише Ройтерс.Chevron обяви партньорството си с Cummins и Toyota за разработка на инфраструктура за пренос на водород и на горивни клетки за автомобили.В началото на август 2021 г. авcтрaлийcкaтa кoмпaния H2X Glоbаl пък пoкaзa пocлeдния cи прoeкт, бaзирaн нa пикaпa Fоrd Rаngеr. Вместо на дизелов или бензинов двигател, вoзилoтo рaзчитa нa вoдoрoднo зaдвижвaнe.
Какво се случва в България
България включи водорода в един от вариантите на Плана за възстановяване за 12 млрд. лв. Основният акцент бе замяната на горивната база на ТЕЦ-овете на въглища, общата предвидена сума - над 550 млн. лева, а периодът за изпълнение - до 2025-2026 г. Освен това документът предвиждаше създаването на национална пътна карта за развитие на производството и доставката на водород.Въпреки че все още нямаме окончателен вариант на Плана, представен в Брюксел, идеята комплекс "Марица Изток" да се превърне в европейски хъб за зелен водород продължава да се лансира. Тя бе представена и от Румяна Грозева, от името на Дигитален иновационен хъб Загоре, в рамките на инициативата "Три морета".Комплексът е оценен като потенциален за хъба на Европа за производство на зелен водород заради географското си положение, слънцестоенето и възможностите за транспортиране. Съвместният научен съвет на ЕС е направил предпроектно проучване, оценки на ползи, разходи и потенциал на инвестицията, каза Румяна Грозева.Националният енергиен и климатичен план на България предвижда плавен ръст в производството и потреблението на водород до 2030 г. Според документа, в този срок в страната ще бъдат инсталирани електролизери за производство на зелен водород с мощност до 480 мегавата. Очаква се потреблението на водород да бъде най-голямо в индустрията и транспорта, следвани от сградите и производството на електричество. Най-амбициозният сценарий в транспорта предвижда въвеждане в експлоатация на над 5700 камиона и 40 хил. автомобила, задвижвани с водород.
Какви са плюсовете на водорода?
1. Той е най-разпространеното вещество във Вселената (и на Земята), което няма цвят, мирис и вкус и е напълно безвредно - всеки ден всеки човек поема големи количества от него, като пие вода.
2. Водородът носи повече енергия от всяко друго гориво. Според анализ на BloombergNEF той носи три пъти повече енергия на единица тегло, отколкото бензина или дизела, а чрез т.нар. горивни клетки достига 60% ефективност (35-40% при съвременните двигатели на колите), при това гори при температура, подобна на тази на природния газ.
3. При изгарянето си H2 отделя само водна пара и нито молекула въглероден двуокис. Когато се свърже с кислорода, се образува добре познатата формула H2O.
Как се използва
Н2 не е първичен източник, а е носител на енергия, подобно на електричеството. Това означава, че за неговото производство трябва да бъде вложена някаква друга енергия. За разлика от изкопаемите горива, които могат да бъдат "добивани", находищата на чист H2 са рядкост. Той трябва да бъде произведен от суровините, в които е заключен - от изкопаеми горива или от вода, чрез електролиза.Идеалният случай е, когато енергията за електролизата идва от ВЕИ. В този случай става дума за т. нар. "зелен водород", към който са отправени всички надежди за декарбонизация. Проблемът е, че "зелени" са едва 4% от общо произвежданите 70 млн. метрични тона водород годишно. Останалите количества са "кафяв" (произвеждан от въглища), "сив" (от природен газ) и "син" водород (от природен газ с улавяне на отделения въглерод). При всички тези процеси се отделят парникови емисии. В момента в ЕС масово се произвежда "сив" водород за нуждите на индустрията. Неговото производство е евтино, но има много висок въглероден отпечатък.А съвсем наскоро учени от Университета Корнел и Станфордския университет предупредиха, че т.нар. "син водород", тоест произведен от природен газ с улавяне на емисиите, може да бъде по-опасен и замърсяващ за атмосферата, отколкото директната употреба на природния газ. Друг негатив на синия водород е и опасността от изтичане на метан, който е по-вреден за околната среда от въглеродния диоксид.
Инвестиции
Всички планове за H2 икономика предвиждат мащабни инвестиции в създаването на ВЕИ специално за производството на водород чрез електролизаИдеята е в рамките на едно десетилетие "зеленият водород" да стане доминиращ, като като едновременно с това производството на H2 бъде рязко увеличено.Изграждането на огромни полета от вятърни и фотоволтаични централи за производство на водород трябва да става паралелно с изграждането на ВЕИ за производство на електричество. Предизвикателство може да бъде и наличието на достатъчно свободни земи и вода. В своя публикация New Scientist дава впечатляваща представа за необходимите ресурси - в момента за производството на един метричен тон водород чрез електролиза са необходими 10 хил. литра вода и 50 мегаватчаса електричество.Така вероятно водород ще бъде произвеждан там, където има най-добри условия за това, и след това ще бъде транспортиран до местата за потребление, пише "Мениджър".Подобно на природния газ, H2 може да бъде компресиран и втечнен за по-лесна логистика.Държавите по света планират 70 млрд. долара публично финансиране за изграждането или модернизирането на инфраструктурата, която ще се използва за преноса на водород.Япония вече работи по транспортирането на втечнен водород. Страната стартира първата в света верига за доставките му по море. Енергийният носител ще бъде внасян от Австралия с помощта на първия в света танкер за втечнен водород, създаден от Kawasaki Heavy Industries.Едно от решенията за транспортиране на водород на дълги разстояния е преобразуването му в амоняк (NH), което е азотно съединение на водорода и е много по-безопасно. Именно такива са плановете на саудитския проект Helios за доставка на водород до Европа. След това амонякът може директно да се използва в индустрията или да се преобразува отново във водород, което обаче пак би увеличило разходите.
Колко ще струва
"Зеленият" H2 е все още твърде скъп /между 2,50 и 6 евро на килограм/. Тази цена обаче е двойно по-ниска в сравнение с преди 10 години, като според някои прогнози може да спадне с още 60% до 2030 г. Основен фактор в този процес са намаляващите цени на ВЕИ. Според дългосрочната прогноза на BloombergNEF, цената на зеления H2 до 2050 г. ще падне до под 1 долар на килограм.Т. нар. "сив" водород в момента струва около 1.50 евро за килограм, синият - 2 до 3 евро за килограм.Според анализ на Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) към края на 2020 г. производството на зелен водород в света все още е ограничено до демонстрационни проекти. Става дума за около 350 такива инсталации с общ електролизен капацитет от около 200 MW, или по-малко от 0.02% от глобално производство на водород (около 70 млн. т/година). По-голямата част от използвания в момента газ се получава чрез процес на преработка на изкопаеми горива - най-вече метан.Водородната стратегия на ЕС обаче предвижда мащабни инвестиции и субсидии в търсенето и предлагането на водород, както и за изследвания и разработка на нови технологии в тази област. Всичко това генерално ще разреши проблема с цената, както и всички останали предизвикателства пред водородната икономика.По оценки на BloombergNEF към 2050 г. пазарът само на зелен водород ще е с обем от 700 млрд. долара, Goldman Sachs говори за 2.2 трлн. евро, а Bank of America изчислява общите глобални инвестиции в този сектор до 11 трлн. долара до 2050 г.Някои компании, включително датската Haldor Topsoe AS и норвежката Nel ASA, са изчислили, че водородът, произведен от вятърна или слънчева енергия, може да бъде конкурентноспособен на алтернативата, базирана на изкопаеми горива, още през 2025 г.
Заради бързото развитие на преден план излизат и някои рискове, свързани с водорода, които трябва да бъдат добре управлявани, посочват от Allianz.Някои от предизвикателствата са, че водородът намалява здравината на металите, лесно се самозапалва и може да предизвиква взривове в затворени помещения. Но всички тези проблеми имат своите технологични решения.Най-честият проблем е опасността от пожари и експлозии - водородът е нестабилен и взривоопасен при досега с въздуха. Затова е много важна системата за откриване на течове по преносната система, което се затруднява от факта, че той без миризма и цвят. Пламъкът от горенето на водорода е невидим на дневна светлина.Тези свойства на водорода са особено голям проблем на фона на плановете той да бъде използван като източник за отопление. Той не е токсичен - крайният продукт е просто вода, но е взривоопасен и това трябва да бъде взето предвид при изграждането на инсталациите.Взаимодействието на водорода с метали може да доведе до пропукване и изтичане на суровината. Това е от особено значение при транспортирането му. Този проблем трябва да се има предвид при проектирането на системите и да бъдат използвани материали, които да устоят на ефекта на водорода.Прекъсване на производственият процес не е рядкост при производството на водород, особено при повреда в оборудването. Например повреда в клетките за електролиза (при водна електролиза) може да коства седмици и дори месеци за поправка. Това може да доведе до огромно забавяне на доставките и финансови загуби, пише в анализа на застрахователното дружество.
Последвайте ни в Google News Showcase за важните новини
Вижте всички актуални новини от Standartnews.com
