Roheline vesinik on üks suuri lubadusi energia üleminekul, kuna see pakub võimalust säilitada ja kasutada energiat ilma süsinikdioksiidi heitmeteta. Seda tüüpi vesinikku toodetakse nn vee elektrolüüs, mis eraldab vesinikku ja hapnikku, kasutades taastuvatest allikatest, nagu päike ja tuul, toodetud elektrit. Vaatamata oma eelistele seisab roheline vesinik silmitsi mitmete väljakutsetega, millest peame teadlikud olema, et hinnata selle potentsiaali tõelise alternatiivina fossiilkütused.
Selles artiklis uurime rohelise vesiniku väljatöötamist mõjutavaid põhiprobleeme koos selle omaduste, eeliste ja puudustega, et saada täielik ülevaade sellest, mida see tehnoloogia tegelikult pakub.
rohelise vesiniku tootmine
Tavaliselt ei leidu vesinikku looduses isoleeritult, vaid on tavaliselt seotud teiste molekulidega, näiteks veega. Elektrolüüsi käigus rakendame veemolekulide lõhustamiseks elektrivoolu (H2O) vesinikuks (H2) ja hapnik (O2). See protsess on jätkusuutlik ainult siis, kui kasutatav elekter pärineb puhastest allikatest, näiteks päikese- või tuuleenergiast. Seetõttu nimetatakse selle tehnikaga toodetud vesinikku roheline vesinik.
Seevastu suurem osa tänapäeval toodetud vesinikust pärineb fossiilkütused, nagu maagaas või nafta. Seda tüüpi, mida nimetatakse halliks vesinikuks, kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses ja rafineerimistehastes. Selle tootmine tekitab aga suures koguses süsinikdioksiidi (CO2), mis muudab selle keskkonna seisukohast jätkusuutmatuks.
Kuigi rohelise vesiniku tootmisel on tehtud palju edusamme, on see siiski suhteliselt uus tehnoloogia ja pole kaugeltki skaleeritav. 99% maailmas kasutatavast vesinikust pärineb endiselt fossiilsetest toorainetest, mille tulemuseks on 900 miljoni tonni süsinikdioksiidi aastased heitkogused.2.
energia salvestamine
Rohelise vesiniku üks olulisemaid omadusi on selle võime energiat salvestada. Taastuvad energiaallikad, nagu päike ja tuul, on suunatuled, mis tähendab, et mõnikord toodavad nad rohkem energiat, kui suudetakse tarbida ja teinekord ei tooda piisavalt.
Vesinik suudab seda lahendada, toimides akumulaatorina. Kui taastuvelektrit on üle, saab seda kasutada vesiniku tootmiseks elektrolüüsi teel. Seejärel saab seda vesinikku kasutada kütusena mootorites, masinates või isegi toorainena tööstuslikes protsessides. Nii saab roheline vesinik aidata taastuvenergia ülejääki säilitada ja kasutada seda siis, kui taastuvaid ressursse napib.
Lisaks sellele, et roheline vesinik toimib energiaakumulaatorina, ei tekita see kasutamisel kasvuhoonegaase, mistõttu on see oluline element dekarboniseerimine transpordi- ja energiasektorites.
Rohelise vesiniku probleemid
Rohelise vesiniku peamine puudus on selle kõrge tootmiskulu. Kuigi vesinik on universumis kõige levinum element, on selle veest saamine kallis elektrolüüsi jaoks vajaliku energiakulu tõttu. Isegi taastuvatest allikatest toodetud elektri puhul on hind kõrge.
Teine probleem, millega roheline vesinik silmitsi seisab, on madal energiatõhusus praegustest tootmis- ja transpordimeetoditest. Uuringute kohaselt läheb kaotsi umbes 80% rohelise vesiniku tootmisprotsessis kasutatavast energiast. See energiatõhusus on suur takistus selle ulatuslikule kasutuselevõtule.
Lisaks on keeruline ka vesiniku transport ja ladustamine. Sellel gaasil on a madal energiatihedus võrreldes teiste kütustega, mis tähendab, et sama energiahulga salvestamiseks ja transportimiseks on vaja palju suuremaid mahuteid ja torustikke. Samuti on see väga tuleohtlik, mis suurendab ohutusriske.
Teine oluline väljakutse on risk lekib. Vesiniku molekulid on äärmiselt väikesed, palju väiksemad kui metaani või maagaasi molekulid, mistõttu on neid raskem sisaldada. Kui vesinik lekib atmosfääri, võib see mõjutada kliimat sarnaselt kasvuhoonegaasidega, kuna see võib mõjutada metaani ja muude atmosfääriühendite taset.
Kui palju maksab vesiniku tootmine?
Üks olulisemaid takistusi rohelise vesiniku laienemisel on selle hind. Värske uuringu kohaselt võib rohelise vesiniku tootmine elektrolüüsi teel taastuvate energiaallikate kasutamisel tasuda alates 3,23 eurost kilogrammi kohta. Mõned optimistlikud prognoosid näitavad, et mõne aasta pärast võib kulusid vähendada 2,5 euroni kilogrammi kohta.
Need arvud sõltuvad aga suuresti mitmest tegurist, näiteks elektrihinnast ja elektrolüsaatorite maksumusest, mis on praegu veel märkimisväärsed. Praegu on rohelise vesiniku tootmine oluliselt kallim kui halli või sinise vesiniku tootmine, mistõttu paljud tööstused jätkavad nende alternatiivide valimist.
El hall vesinik See on kõige levinum ja odavam, kuid selle tootmine hõlmab fossiilkütuste põletamist, mistõttu on see keskkonnasäästmatu valik. Teisest küljest, sinine vesinik, mis saadakse maagaasist, kuid kogub ja salvestab CO2 See on heidet vähendav valik, kuigi see on siiski vähem säästev kui roheline vesinik.
Eelis
Rohelisel vesinikul on mitu eelis võtmed, mis muudavad selle väga atraktiivseks alternatiiviks raskesti elektrifitseeritavate sektorite süsinikdioksiidiheite vähendamiseks:
- heitkoguste vähendamine: selle tootmine ja kasutamine ei eralda saastavaid ega kasvuhoonegaase. Taastuvenergia abil saadud kütus on täiesti puhas.
- Energia salvestamine: toimib lahendusena taastuvatest allikatest pärit üleliigse energia salvestamiseks ja vajaduse korral selle vabastamiseks, suurendades taastuvenergia võimsust.
- Laiad rakendused: See töötab kütusena transpordis, vahendajana energia tootmisel ja toorainena keemiatööstuses.
- Tööstussektorite dekarboniseerimine: Sellised sektorid nagu õhutransport, meretransport ja rasketööstus sõltuvad suure energiatihedusega kütustest, mida suudab pakkuda ainult vesinik.
Puudused
Vaatamata rohelise vesiniku eelistele peame arvestama ka puudused mis näitab:
- Kõrge tootmiskulu: Elektrolüüsiprotsess on endiselt kallis, eriti võrreldes halli vesinikuga.
- Transpordi ja ladustamise raskused: Vesiniku ohutuks ladustamiseks ja transportimiseks on vaja spetsiifilist infrastruktuuri, mis lisab lisakulusid.
- turvariskid: Vesinik on väga tuleohtlik ja selle transportimine võib ebaõige käsitsemise korral kujutada endast riske.
- Madal energiatõhusus: Suur osa rohelise vesiniku tootmisse investeeritud energiast läheb tootmis- ja transpordiprotsessides kaduma.
Kokkuvõtteks võib öelda, et roheline vesinik on üks paljutõotavamaid tehnoloogiaid energia üleminekuks ja nende sektorite dekarboniseerimiseks, millel pole selget alternatiivi otsese elektrifitseerimise kaudu. Selle edu sõltub aga suuresti tootmiskulude vähendamisest, tõhususe parandamisest ning ladustamiseks ja transportimiseks vajaliku infrastruktuuri arendamisest.