Hidrogenul, cel mai simplu si mai abundent element din univers, are potentialul de a fi combustibilul viitorului. Puterea hidrogenului de a accelera tranzitia energetica este fara precedent. Hidrogenul verde, sau hidrogenul curat – produs folosind energie regenerabila sau procese cu emisii scazute de gaze – a fost salutat ca un potential schimbator de joc.
Este un purtator de energie ce poate stoca si livra energie intr-o forma utilizabila. In forma sa pura, hidrogenul este un gaz incolor, inodor si netoxic. El are un continut ridicat de energie, insa un motor care arde hidrogen pur nu produce aproape deloc poluare, ceea ce il face o sursa de energie dorita.
Permite productia curata de marfuri industriale si poate fi folosit pentru decarbonizarea modurilor de transport, cum ar fi transportul maritim si aviatia. Hidrogenul poate fi folosit ca alternativa la combustibilii fosili, cum ar fi carbunele sau gazul natural, sau pentru a face amoniac – o componenta cheie a ingrasamintelor sintetice.

Cum se face hidrogenul?

Hidrogenul poate fi produs dintr-o varietate de resurse. Cea mai comuna metoda este un proces numit reformarea metanului cu abur, ce implica reactia gazului natural cu abur la temperatura inalta. Electroliza este o alta metoda, in care un curent electric este folosit pentru a imparti apa in hidrogen si oxigen. Modul in care este produs hidrogenul determina daca acesta va fi definit ca gri, albastru, verde sau roz.

Tipuri de hidrogen

Variantele de hidrogen pe coduri de culoare se refera la metoda de productie si la emisiile de carbon asociate.

Hidrogen gri

Hidrogenul gri este, in prezent, cel mai comun tip de hidrogen. Este produs din gaz natural prin reformarea metanului cu abur. Cu toate acestea, procesul emite cantitati semnificative de CO2, ceea ce il face o optiune mai putin sustenabila. Hidrogenul gri este usor disponibil si relativ ieftin de produs, dar nu este ecologic din pricina emisiilor sale de CO2.

Hidrogen albastru

Hidrogenul albastru, cunoscut si sub numele de hidrogen cu emisii scazute de carbon, este similar cu hidrogenul gri, dar emisiile de CO2 din procesul de productie sunt captate si stocate sau utilizate, reducandu-i amprenta de carbon. Acest lucru il face mai curat decat hidrogenul gri, deoarece capteaza si stocheaza sau utilizeaza emisiile de CO2 din procesul de productie. Dar, desi acest lucru reduce amprenta de carbon a hidrogenului albastru, el se bazeaza in continuare pe combustibilii fosili.

Hidrogen verde

Hidrogenul verde este produs prin electroliza apei, folosind surse de energie regenerabila, cum ar fi energia eoliana sau solara. Acest proces nu emite CO2, ceea ce face ca hidrogenul verde sa fie cea mai durabila optiune. In prezent, este mai scump de produs decat hidrogenul gri sau albastru din cauza costurilor ridicate asociate cu energia regenerabila si echipamentele de electroliza.

Hidrogen roz

Hidrogenul roz este produs prin utilizarea energiei electrice din energia nucleara pentru a imparti apa in hidrogen si oxigen prin electroliza. Este considerat ca avand emisii scazute de carbon, insa sustenabilitatea hidrogenului roz depinde de metoda de generare a energiei nucleare si de eliminare a deseurilor.
Hidrogenul roz este capabil de productie continua, spre deosebire de sursele regenerabile de energie care sunt intermitente. Cu toate acestea, vine cu provocarile asociate cu energia nucleara, inclusiv eliminarea deseurilor si potentiale probleme de siguranta.

Utilizari ale hidrogenului

Hidrogenul este un purtator de energie versatil, cu o gama larga de aplicatii potentiale. El poate fi folosit in celulele de combustie pentru a genera electricitate si caldura, ceea ce il face o sursa potentiala de energie pentru cladiri si vehicule electrice. Hidrogenul poate fi folosit si pentru a stoca energie regenerabila, contribuind astfel la echilibrarea cererii si ofertei in reteaua de energie.
In industrie, hidrogenul poate fi folosit ca materie prima pentru a produce o serie de substante chimice si combustibili. In functie de tipul sau culoarea hidrogenului, combustibilii derivati pot fi utilizati pentru a reduce emisiile in industriile consumatoare de energie si in transportul pe distante lungi, care este dificil de electrificat.
Hidrogenul verde produs din energie regenerabila, de exemplu, poate fi folosit pentru a produce amoniac verde si eMetanol, ce pot contribui la decarbonizarea sectoarelor cu emisii mari, cum ar fi transportul maritim si aviatia. Hidrogenul are, de asemenea, potentialul de a ajuta la decarbonizarea proceselor industriale care se bazeaza in prezent pe combustibili fosili, cum ar fi productia de otel.
Cu toate acestea, exista si limitari in ceea ce priveste utilizarea hidrogenului. Stocarea si transportul hidrogenului poate fi o provocare din cauza densitatii sale scazute de energie. De asemenea, necesita o cantitate semnificativa de energie pentru a fi produs. In plus, in timp ce celulele de combustie devin din ce in ce mai eficiente si mai ieftine, ele sunt in continuare mai scumpe decat motoarele conventionale cu ardere.

De ce avem nevoie de hidrogen verde?

Hidrogenul verde, denumit si hidrogen curat, este important din mai multe motive. In primul rand, ofera o modalitate sustenabila de a stoca si furniza energie regenerabila. Acest lucru poate ajuta la depasirea uneia dintre principalele provocari ale surselor de energie regenerabila, si anume intermitenta acestora.
In al doilea rand, hidrogenul verde poate ajuta la decarbonizarea sectoarelor care sunt greu de electrificat, cum ar fi industria grea si transportul pe distante lungi. Acest lucru il face un instrument cheie in efortul global de reducere a emisiilor de gaze cu efect de sera si de combatere a schimbarilor climatice.
In cele din urma, hidrogenul verde poate contribui la securitatea energetica, oferind o modalitate de a stoca si de a transporta energie si de a diversifica sursele de energie. Acest lucru este deosebit de important intr-un context in care omenirea incearca sa treaca de la combustibilii fosili catre surse de energie regenerabila.
In concluzie, hidrogenul are un potential imens ca purtator sustenabil de energie. Desi exista provocari ce trebuie depasite, in special in ceea ce priveste costurile si infrastructura, beneficiile hidrogenului in termeni de sustenabilitate si versatilitate il fac un jucator cheie in tranzitia energetica globala. Pe masura ce continuam sa inovam si sa imbunatatim metodele de productie a hidrogenului si pe masura ce costul energiei regenerabile si nucleare continua sa scada, rolul hidrogenului verde si roz in sistemul nostru energetic este pe cale sa creasca.

Provocari ale hidrogenului

Hidrogenul trebuie sa fie mai curat

In prezent, aproximativ 98% din cantitatea totala de hidrogen este produsa folosind gaze naturale si carbune, ceea ce rezulta in emisii de carbon comparabile cu cele ale Japoniei sau aproximativ 3% din totalul emisiilor de CO2 la nivel mondial. Pentru a indeplini obiectivele Acordului de la Paris, productia de hidrogen trebuie decarbonizata, iar hidrogenul produs din surse regenerabile este cea mai promitatoare optiune, ce trebuie completata cu hidrogen cu emisii scazute de carbon.
Mai mult, cererea totala de hidrogen trebuie sa creasca de cinci ori de acum pana in 2050. Pentru a fi pe aceasta cale, capacitatea de productie instalata pentru hidrogen verde trebuie sa creasca de 75 de ori pana in 2030.

Hidrogenul trebuie sa devina mai ieftin

Hidrogenul verde este in prezent considerabil mai scump de produs decat hidrogenul gri – produs cu combustibili fosili. De obicei, hidrogenul verde costa astazi aproximativ 4-5 USD/kg in locatii bune, de doua pana la trei ori mai mult decat productia de hidrogen gri sau albastru, produs din gaze naturale si sustinut de captarea si stocarea carbonului.
Vestea buna este ca se estimeaza o scadere rapida a costurilor cu hidrogenul verde, la 2-3 USD/kg pana in 2030, din cauza efectelor de invatare care imbunatatesc performanta tehnologiei si procesele de productie, precum si economiile de scara.
O modalitate de a face hidrogenul curat mai accesibil este aceea de a impune preturi pentru emisiile de gaze cu efect de sera (GES) pentru hidrogenul gri, reducand astfel decalajul de competitivitate dintre hidrogenul verde si cel gri. Subventiile guvernamentale vor ajuta, dar vin cu o avertizare. Tarile OCDE si China au anuntat deja subventii estimate la 100 de miliarde de dolari pentru a sprijini hidrogenul curat, ceea ce ar putea atrage investitorii din tarile in curs de dezvoltare.
Productia de hidrogen verde necesita un capital intensiv si o cantitate mare de energie regenerabila. Productia anuala a unui milion de tone de hidrogen verde necesita 10 gigawati de electrolizoare, 20 gigawati de generare de energie regenerabila si 30 de miliarde de dolari in investitii (cunoscuta si sub numele de „regula 1-10-20-30”). Inlocuirea intregului hidrogen gri folosit astazi cu hidrogen verde ar necesita intreaga capacitate de generare a energiei solare si eoliene aflate in functiune in prezent.

Finalizarea proiectelor

O a treia provocare este aceea ca prea putine proiecte de hidrogen verde ajung sa fie finalizate. In ciuda mai multor anunturi, doar cateva proiecte au fost realizate sau sunt in constructie – in Chile, Egipt, Oman, Arabia Saudita si Emiratele Arabe Unite. Multe proiecte de anvergura sunt in curs de desfasurare. Saptesprezece proiecte de mai mult de o megatona (Mt) de hidrogen pe an sunt in planificare; sase dintre acestea sunt in Africa, America de Sud si Asia Centrala. Aproximativ jumatate dintre acestea sunt in stadiul de concept, iar cealalta jumatate se afla in stadiul de fezabilitate. In total, exista peste 500 de proiecte de hidrogen ce urmeaza a fi puse in functiune pana in 2030.

Foto: freepik