A zöld hidrogén az energiaátállás egyik nagy ígérete, mivel szén-dioxid-kibocsátás nélkül kínálja az energia tárolását és felhasználását. Az ilyen típusú hidrogént az ún víz elektrolízis, amely a hidrogént és az oxigént választja szét megújuló forrásokból, például nap- és szélenergia által termelt villamos energia felhasználásával. Előnyei ellenére a zöld hidrogén számos kihívással néz szembe, amelyekkel tisztában kell lennünk, hogy felmérhessük a benne rejlő lehetőségeket fosszilis tüzelőanyagok.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk a zöld hidrogén fejlesztését érintő kulcsfontosságú kérdéseket, valamint annak jellemzőit, előnyeit és hátrányait, hogy teljes képet kapjunk arról, mit is kínál ez a technológia.
zöld hidrogén termelés
A hidrogén általában nem található meg elszigetelten a természetben, hanem általában más molekulákkal, például vízzel társul. Az elektrolízis során elektromos áramot alkalmazunk a vízmolekulák lebontására (H2O) hidrogénné (H2) és oxigént (O2). Ez a folyamat csak akkor fenntartható, ha a felhasznált villamos energia tiszta forrásból, például nap- vagy szélenergiából származik. Ezért az ezzel a technikával előállított hidrogént nevezzük zöld hidrogén.
Ezzel szemben a ma termelt hidrogén nagy része innen származik fosszilis tüzelőanyagok, mint például a földgáz vagy az olaj. Ezt a szürke hidrogénként ismert típust széles körben használják a vegyiparban és a finomítókban. Előállítása során azonban nagy mennyiségű szén-dioxid (CO2), ami környezetvédelmi szempontból fenntarthatatlanná teszi.
Bár sok előrelépés történt a zöld hidrogén előállítása terén, ez még mindig viszonylag új technológia, és messze nem skálázható. A világon a felhasznált hidrogén 99%-a még mindig fosszilis nyersanyagokból származik, ami éves szinten 900 millió tonna CO kibocsátást eredményez.2.
energia tároló
A zöld hidrogén egyik legfontosabb jellemzője, hogy képes energiát tárolni. A megújuló energiaforrások, mint például a nap- és szélenergia villogó, ami azt jelenti, hogy néha több energiát termelnek, mint amennyit el tudnak fogyasztani, máskor pedig nem termelnek eleget.
A hidrogén ezt meg tudja oldani, ha akkumulátorként működik. Ha van többlet megújuló villamos energia, akkor azt elektrolízissel hidrogén előállítására lehet felhasználni. Ezt követően ez a hidrogén felhasználható üzemanyagként motorokban, gépekben vagy akár nyersanyagként ipari folyamatokban. Ily módon a zöld hidrogén segíthet a többlet megújuló energia tárolásában és felhasználásában, amikor a megújuló erőforrások szűkösek.
Amellett, hogy energiaakkumulátorként működik, a zöld hidrogén használat közben nem bocsát ki üvegházhatású gázokat, így kulcsfontosságú eleme a dekarbonizáció az ipari, közlekedési és energiaágazatban.
Zöld hidrogén problémák
A zöld hidrogén fő hátránya a magas előállítási költség. Bár a hidrogén a legelterjedtebb elem az univerzumban, a vízből való kinyerésének folyamata drága az elektrolízishez szükséges energiafogyasztás miatt. Még a megújuló forrásokból származó villamos energia esetében is magasak a költségek.
Egy másik probléma, amellyel a zöld hidrogén szembesül, az alacsony energiahatékonyság a jelenlegi termelési és szállítási módszerekről. Tanulmányok szerint a zöld hidrogén előállítási folyamatában felhasznált energia körülbelül 80%-a elvész. Ez az energiahatékonyság nagy akadályt jelent a nagyarányú alkalmazásában.
Emellett a hidrogén szállítása és tárolása is bonyolult. Ennek a gáznak a alacsony energiasűrűség más üzemanyagokhoz képest, ami azt jelenti, hogy azonos mennyiségű energia tárolása és szállítása sokkal nagyobb tartályokat és csővezetékeket igényel. Ezenkívül nagyon gyúlékony, ami növeli a biztonsági kockázatokat.
Egy másik fontos kihívás a kockázat szivárog. A hidrogénmolekulák rendkívül kicsik, sokkal kisebbek, mint a metánban vagy a földgázban lévők, ezért nehezebb visszatartani őket. Ha a hidrogén a légkörbe szivárog, az az üvegházhatású gázokhoz hasonlóan befolyásolhatja az éghajlatot, mivel befolyásolhatja a metán és más légköri vegyületek szintjét.
Mennyibe kerül a hidrogén előállítása?
A zöld hidrogén terjeszkedésének egyik legjelentősebb akadálya a költsége. Egy friss tanulmány becslése szerint a zöld hidrogén elektrolízissel történő előállítása kilogrammonként 3,23 eurótól megtérülhet, ha megújuló energiaforrásokat használnak. Egyes optimista előrejelzések szerint néhány éven belül a költségek kilogrammonként 2,5 euróra csökkenhetnek.
Ezek a számok azonban nagymértékben függnek több tényezőtől, például az elektromos áram árától és az elektrolizátorok költségétől, amelyek egyelőre továbbra is jelentősek. Jelenleg a zöld hidrogén előállítása lényegesen drágább, mint a szürke vagy kék hidrogén előállítása, ezért sok iparág továbbra is ezeket az alternatívákat választja.
El szürke hidrogén Ez a legelterjedtebb és legolcsóbb, de előállítása fosszilis tüzelőanyagok elégetésével jár, így környezeti szempontból nem fenntartható megoldás. Másrészt a kék hidrogén, amelyet földgázból nyernek, de felfogják és tárolják a CO-t2 kibocsátott, ez egy olyan lehetőség, amely csökkenti a kibocsátást, bár még mindig kevésbé fenntartható, mint a zöld hidrogén.
előny
A zöld hidrogénnek számos előny kulcsfontosságúak, amelyek nagyon vonzó alternatívát jelentenek a nehezen villamosítható ágazatok szén-dioxid-mentesítésére:
- kibocsátás csökkentése: Előállítása és használata nem bocsát ki szennyező vagy üvegházhatású gázokat. Teljesen tiszta üzemanyag, ha megújuló energiából nyerik.
- Energia tároló: Megoldásként szolgál a megújuló forrásokból származó többletenergia tárolására és felszabadítására, amikor a kereslet úgy kívánja, bővítve a megújulók kapacitását.
- Széles körű alkalmazások: A közlekedésben üzemanyagként, az energiatermelésben közvetítőként és a vegyiparban alapanyagként működik.
- Az ipari ágazatok dekarbonizációja: Az olyan ágazatok, mint a légi közlekedés, a tengeri szállítás és a nehézipar nagy energiasűrűségű üzemanyagoktól függenek, amelyeket csak a hidrogén tud kínálni.
hátrányok
A zöld hidrogén előnyei ellenére figyelembe kell vennünk a hátrányok ami azt mutatja:
- Magas gyártási költség: Az elektrolízis eljárás továbbra is drága, különösen a szürke hidrogénhez képest.
- Szállítás és tárolás nehézségei: A hidrogén speciális infrastruktúrát igényel a biztonságos tároláshoz és szállításhoz, ami további költségeket jelent.
- biztonsági kockázatokat: A hidrogén nagyon gyúlékony, és szállítása kockázatokat jelenthet, ha nem megfelelően kezelik.
- Alacsony energiahatékonyság: A zöld hidrogén előállításába befektetett energia nagy része elvész a termelési és szállítási folyamatokban.
Összefoglalva, a zöld hidrogén az egyik legígéretesebb technológiát képviseli az energetikai átállásban és azon ágazatok szén-dioxid-mentesítésében, amelyeknek nincs egyértelmű alternatívája a közvetlen villamosítás révén. Sikere azonban nagymértékben függ a termelési költségek csökkentésétől, hatékonyságának javításától, valamint a tároláshoz és szállításhoz szükséges infrastruktúra fejlesztésétől.