Trenutno se raspravlja o tome da li vodonik koji se proizvodi na održiv način treba da bude 100% zelen. Koristeći proizvodnju amonijaka i veštačkog đubriva kao primere, istraživači su izračunali da bi „skoro održiv“ vodonik bio bolji na kraju.
Postoji uloga održivo proizvedenog vodonika u energetskoj tranziciji, a ne samo kao medijum za skladištenje energije ili kao gorivo za kamione. U industriji bi se mogao koristiti svuda gde je vodonik već danas potreban: na primer, u proizvodnji amonijaka. Širom sveta se svake godine proizvede 180 miliona metričkih tona amonijaka, uglavnom za industriju đubriva.
Neophodan vodonik se trenutno dobija iz prirodnog gasa, što rezultira visokim emisijama gasova staklene bašte i oslanjanjem na zemlje izvoznice gasa. Korišćenje zelenog vodonika kao čiste alternative približilo bi svet klimatskim ciljevima i smanjilo zavisnost. Zeleni vodonik se proizvodi korišćenjem održive električne energije kroz proces koji se zove elektroliza.
U studiji koja se bavi evropskom industrijom amonijaka, istraživači sa Univerziteta nauke i tehnologije u Hong Kongu (HKUST) i ETH Cirih sada su izračunali uslove pod kojima bi bilo vredno prebaciti proizvodnju amonijaka na zeleni ili skoro zeleni vodonik. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.
Izdvajaju se dva rezultata. Prvo, u nekim evropskim zemljama kao što su Norveška, Španija, Mađarska ili Poljska, proizvodnja amonijaka iz zelenog ili skoro zelenog vodonika bi već danas imala ekonomski smisla. U ovim zemljama, proizvodnja održive električne energije iz solarne energije ili energije vetra je posebno isplativa.
To je zahvaljujući povoljnim geografskim uslovima ovih zemalja, kao i državnim subvencijama ili generalno niskim troškovima električne energije. Ovo poslednje znači da bi, u odsustvu sunca ili vetra, proizvodnja vodonika mogla da se vrati na jeftinu energiju iz mreže. Kao rezultat toga, ovdašnji proizvođači bi mogli bez skupih rešenja za skladištenje održive električne energije.
Drugo, čak i električna energija koja nije potpuno bez fosila i dalje će imati potpuno pozitivan uticaj na klimu. Prema studiji, vodonik iz elektrolize ima smisla čak i ako deo energije koja se koristi nije iz obnovljivih izvora. Ovo daje proizvođačima slobodu da pređu na električnu energiju iz mreže, od kojih neki potiču iz fosilnih izvora, kad god sunce ili vetar nedostaju.
Jedan kilogram CO 2 bi bio u redu za klimu
Glavni autor studije je Stefano Mingola, student doktorskih studija na HKUST-u. Radio je šest meseci u grupi koju je vodio Giovanni Sansavini, profesor na Odseku za mašinstvo i procesno inženjerstvo na ETH Cirihu. „Ako koristite skoro zeleni vodonik za proizvodnju amonijaka, možete postići mnogo vrlo brzo – to je voće koje visi“, kaže Sansavini.
„Ovo je u suprotnosti sa drugim primenama, gde vodonik služi samo kao skladište energije i zahteva konverziju iz jednog oblika energije u drugi. U proizvodnji amonijaka, vodonik se koristi direktno kao sirovina, eliminišući potrebu za neefikasnom konverzijom.“
Proračuni Mingole i njegovih kolega pokazuju da bi emisije gasova staklene bašte iz proizvodnje amonijaka mogle biti smanjene za 95% u odnosu na danas kada bi se vodonik koji se koristi bio proizveden na način koji ne oslobađa više od jednog kilograma CO 2 po kilogramu vodonika. Električna energija potrebna za ovo bi morala biti znatno zelenija od trenutne mešavine u Nemačkoj, Poljskoj i Holandiji.
Ove tri zemlje su najveći proizvođači amonijaka u Evropi. Poređenja radi: jedan kilogram vodonika proizveden korišćenjem švajcarskog miksa električne energije doveo bi do emisije od 1,7 kilograma CO 2 ; cifra koja bi koristila trenutni miks električne energije u Nemačkoj bi bila 18 kilograma CO 2 , u Holandiji 16 kilograma iu Poljskoj 33 kilograma.
Dekarbonizacija proizvodnje vodonika u potpunosti, a ne samo za 95%, bila bi izuzetno skupa. Poslednjih 5% dekarbonizacije je najsloženije i najskuplje; to bi skoro udvostručilo ukupnu cenu. „Važno je prilagoditi ambicije u skladu sa tim“, kaže Sansavini. „Bilo bi kontraproduktivno težiti potpunoj dekarbonizaciji, jer bi preveliki troškovi mogli usporiti energetsku tranziciju.
Međutim, Sansavini naglašava da se vodonik neće proizvoditi u velikim razmerama korišćenjem električne energije iz mreže jer su, u mnogim slučajevima, i lokalna proizvodnja električne energije i kapaciteti za prekogranični prenos mreže neadekvatni.
Verovatniji scenario je da se nove solarne ili vetroelektrane grade direktno pored postojećih fabrika amonijaka. Međutim, za to su potrebne velike površine zemljišta. Kao što studija pokazuje, što određeni region više ima povoljne geografske uslove za proizvodnju električne energije iz solarne ili energije vetra, potrebno je manje zemlje.
Ovde prednost imaju južna Evropa i oblasti duž atlantske obale. „Pošto je potrebna količina zemljišta tako velika, moramo prvenstveno da razmišljamo o kombinovanom korišćenju zemljišta — na primer, vetroelektranu ili solarnu farmu gde se poljoprivreda može praktikovati u isto vreme“, kaže Sansavini.
Zeleni vodonik je možda već konkurentan u Norveškoj, Španiji, Mađarskoj i Poljskoj, ali u proseku širom Evrope, njegova proizvodnja je znatno skuplja od vađenja vodonika iz prirodnog gasa. „Da bi zeleni vodonik postao konkurentan svuda, potrebna su dalja ulaganja u istraživanje i razvoj, kao i ekonomski podsticaji“, kaže Sansavini.
Šta se tačno podrazumeva pod „zelenim” vodonikom, takođe se trenutno raspravlja u EU. „Moramo da izbalansiramo troškove i uticaj na životnu sredinu. Svaka definicija bi trebalo da dozvoli zelenom vodoniku da sadrži nešto preostale fosilne energije“, objašnjava Sansavini.
Koristeći primer proizvodnje amonijaka, istraživački tim je sada izračunao preporuku za ovu zaostalu proporciju: do jednog kilograma emisije CO 2 po kilogramu vodonika bi bilo prihvatljivo i razumno.
