Ako je čovek mogao da sleti na Mesec, šalje sonde u svemir i okolne planete, zašto bi onda ovo što je tema ovog članka predstavljalo problem?
Vodonik je, kao što znamo, najprisutniji hemijski element u univerzumu. Nalazi se svuda oko nas u brojnim jedinjenjima, a ono zbog čega nam je interesantan je što može da bude ekološki podoban nosač energije.
Na taj način H2 molekul bi mogao da postane ključan u uspešnoj energetskoj tranziciji. Međutim, ova priča ima smisla isključivo kada je u jednačinu uključen „zeleni“ vodonik.
Trend napuštanja fosilnih goriva i usvajanja obnovljivih sistema proizvodnje i skladištenja energije, definitivno se nastavlja. Svetska populacija kontinuirano raste, tako da je potražnja za energijom sve veća, posebno ako u obzir uzmemo ubrzanu urbanizaciju i digitalizaciju naših života.
Ekološka svest potrošača i kompanija takođe se promenila. Danas je sve više ljudi zabrinuto za posledice klimatskih promena. Čovečanstvo u sve većoj meri izražava naklonost ka energetskim alternativama koje ne vrše štetan uticaj na životnu sredinu. U kontekstu navedenog, sve češće se govori o „zelenom“ vodoniku, iz razloga što je ekološki prihvatljiv i što bi mogao da bude ključ energetske tranzicije. Dakle, šta je to što vodonik čini „zelenim“?
„Zeleni“ vodonik u službi skladištenja energije
Preduslov za „zeleni“ vodonik je zapravo način na koji se on proizvodi, a ključna reč je „elektroliza“. Radi se o procesu u okviru kojeg se koristi električna energija iz obnovljivih izvora. Da bi se obezbedilo konstantno i pouzdano snabdevanje električnom energijom iz ekološki podobnih izvora, višak iz vetroparkova i solarnih farmi mora na neki način da se uskladišti za kasniju upotrebu.
Energija iz takvih izvora se koristi za elektrolizu vode, u okviru koje se izdvajaju molekuli vodonika, koji se zatim koristi kao nosač energije, uskladišten u tankovima ili podzemnim rezervoarima, s mogućnošću transporta putem cevovoda, tankera ili kamiona.
Zahvaljujući tehnologiji vodonika, elektrane koje koriste obnovljive izvore mogu da se eksploatišu nezavisno od uslova vezanih za okolinu, što ih čini pouzdanijim. Vodonična tehnologija pruža „zelenim“ elektranama mogućnost skladištenja viška energije, proizvedene pri povoljnim vremenskim uslovima. Obnovljivi izvori energije i tehnologija „zelenog“ vodonika potpuno su kompatibilni i uzajamno korisni.
Moderna tehnologija vodonika na taj način može značajno doprineti uspešnoj energetskoj tranziciji. Međutim, kako tačno funkcioniše elektroliza vode i kako se energija može skladištiti u obliku vodonika, da bi se kasnije mogla osloboditi i poslužiti za napajanje električne mreže?
Elektroliza
U postrojenju za elektrolizu, električna energija prolazi kroz vodu, čime započinje „cepanje“ molekula vode u dve komponente – vodonik i kiseonik. Kiseonik se akumulira na pozitivnom polu (plus), podiže se i beži u atmosferu. Vodonik se akumulira na negativnom (minus) polu, odakle se može izolovati i skladištiti. Sačuvana energija iz procesa elektrolize vode, koja se sada nalazi u molekulima vodonika, može se ponovo osloboditi obrnutom reakcijom vodonika s kiseonikom. Ova energija je potrebna, primera radi, za proizvodnju metanola iz emisije koju proizvode čeličane, za potrebe hemijske industrije.
Kada se voda napaja električnom strujom, molekuli vode se razdvajaju i raspoređuju na anodi i katodi, u zavisnosti od komponente.
Elektroliza u industrijskim razmerama
Budući da ekološki podobni izvori, kao što su sunce i vetar, ne proizvode energiju u kontinuitetu i pri istom intenzitetu, neophodne su efikasne metode skladištenja da bi snabdevanje „zelenom“ električnom energijom bilo smisleno. Višak generisan u povoljno vreme, može se skladištiti upravo uz pomoć vodonika, što električnu energiju iz obnovljivih izvora čini dostupnom u svakom momentu, bez zagađivanja atmosfere i emisije CO2.
Zahvaljujući elektrolizi vode, neki industrijski giganti su na dobrom putu da redukuju emisiju ugljen-dioksida. Uz pomoć moderne tehnologije vodonika i otpadnih gasova iz proizvodnje čelika, radi se na „reciklaži“ u vredne osnovne hemijske materijale. To se postiže na taj način što tehnologija vodonika može da se iskoristi za proizvodnju osnovnih materijala za različite industrijske sektore.
U nekim pilot projektima, takozvani „metalurški gasovi“ se procesuiraju uz pomoć vodonika, da bi se dobili „sintetički gasovi“. Rečje o vrednim hemijskim sirovinama, koje služe kao prekursori za proizvodnju metanola, amonijaka ili polimera, supstanci koje se zauzvrat mogu koristiti za proizvodnju goriva, đubriva ili plastike. Rezultat se ogleda u tome nema emisije CO2 u atmosferu, niti se stvara u proizvodnji čelika ili u okviru hemijskih procesa, već se pretvara u nešto što ima izvesnu vrednost.
Od ambalaže u kozmetičkoj industriji, preko građevinske, pa sve do mašinske industrije, ovaj materijal je sveprisutan, prethodno proizvođen od minerala, odnosno nafte. U tom kontekstu, vodonik bi bio ekološki mnogo prihvatljivija alternativa za hemijsku industriju.
Kako vodonik može hemijsku industriju da učini ekološki podobnijom?
Stručnjaci su dodatno razvili proces alkalne elektrolize, tako da je pogodan čak i u slučaju kolebanja napajanja električnom energijom iz obnovljivih izvora. Ovo je važan razvojni korak, jer konvencionalna postrojenja za alkalnu elektrolizu zahtevaju napajanje bez bilo kakvog prekida, 24 časa dnevno.
Inovativno postrojenje, koje je kreacija dr Lukasa Likea i njegovog tima, predviđeno za tehnologiju elektrolize industrijskog giganta thyssenkrupp, postiže efikasnost od preko 80 odsto. To jednostavno znači da 80 odsto energije isporučene tokom elektrolize može biti uskladišteno.
Dotično postrojenje je samim tim konstruisano u cilju ostvarivanja krajnje efikasne proizvodnje vodonika velikog obima. Tome treba dodati i modularni dizajn, koji bilo kakvo proširenje čini lakšim nego u slučaju tradicionalnih postrojenja.
Uslovi za uspešnu energetsku tranziciju
Na osnovu Pariskog klimatskog sporazuma iz 2015., mnoge kompanije su se obavezale da će smanjiti sopstvenu emisiju za 30 odsto do 2030., odnosno da će ostvariti nultu emisiju do 2050. Da bi to ostvarile, one moraju smanjiti emisiju u procesu proizvodnje i moraju redukovati potrošnju energije u okviru životnog ciklusa proizvoda. „Inicijativa zasnovana na nauci“ (SBTi), klasifikovala je mnoge ekološke ciljeve kao naučno zasnovane i dostižne. Zapravo, u Nemačkoj je trenutno samo 10 kompanija čije je klimatske ciljeve naučno potvrdio SBTi.
Međutim, da bi se dostigla klimatska neutralnost, potrebno je znatno više obnovljivih izvora energije. Trenutni kapaciteti u ovoj oblasti nisu dovoljni da zadovolje ni trenutnu a kamoli buduću potražnju. Primera radi, samo za rad čeličane u Duisburgu, trenutno bi bila potrebna sva obnovljiva energija dostupna u Nemačkoj tokom 12 meseci.
Stoga, sasvim je jasno da je neophodno uvođenje regulative na političkom nivou u cilju promocije obnovljivih izvora energije i prelaska na klimatski neutralne proizvodne lance, koje bi privukle veći broj kompanija. Na primer, bilo bi moguće proizvoditi vodonik u sunčanim delovima sveta i tankerima ga dovoziti u Evropu. Prve inicijative u ovom pravcu su već u toku. Dakle, još uvek ima mnogo prostora za razvoj tehnologija povezanih s vodonikom, a postoji i velika potreba za obnovljivim izvorima energije kako u današnje vreme, tako u još većoj meri kada je o budućnosti reč.
Rezime
Ono što je neophodno je donošenje zakona i regulative koji bi na komercijalnom planu koliko-toliko izjednačili korišćenje i vlasništvo nad vozilima pogonjenim vodonikom u odnosu na one konvencionalne. U tom slučaju bi se ljudi u mnogo većoj meri okrenuli ekološki validnoj alternativi.
Vodonik čak može da pokreće motore s unutrašnjim sagorevanjem, uz optimizaciju sličnu onoj kada se kao gorivo koristi propan. Vozila teoretski mogu biti opremljena elektrolizerima koji mogu rezervoar puniti vodonikom. Sve što mora da se uradi je da se napuni rezervoar vodom i pravac na put. Nema potrebe za specijalizovanim stanicama za punjenje vodonikom.
Ono što je društvu danas potrebno je sistem koji može da funkcioniše na različitim gorivima, s vodonikom kao glavnim stubom, sistem koji je fleksibilan i lakši za opštu integraciju. U suštini, rešenja postoje i nisu teška za ostvarivanje, ali je neophodna podrška političkih struktura, i to onih s vizijom. Na svima nama je da prepoznajemo greške i nedostatke i ispravljamo ih, sve do dolaska do pravog rešenja. Našoj planeti je neophodno da ozdravi svoja „pluća“, a to ne može da uradi bez naše pomoći. Možemo voziti automobili koji su 100% ekološki podobni, samo je potrebna „dobra volja“ onih koji u svojim rukama drže svetski kapital da bi se to i ostvarilo.
Izvor: Decarbonization Center
Priredio: Pavle Barta
