Hidrogenul verde este obținut prin separarea apei cu ajutorul electricității produse din surse regenerabile. În timpul utilizării sale nu se formează dioxid de carbon, iar acest avantaj îl face atractiv pentru industriile care nu pot fi electrificate ușor. Poate înlocui hidrogenul produs din gaze naturale, poate alimenta unele procese industriale și poate stoca surplusul de energie solară sau eoliană.
Totuși, hidrogenul verde nu este o soluție universală. Producția consumă multă electricitate, transportul este dificil, iar transformarea energiei electrice în hidrogen și apoi înapoi în electricitate generează pierderi importante. Viitorul său depinde de locul și scopul în care este folosit. În anumite domenii poate deveni esențial, dar în altele există deja variante mai simple și mai eficiente.
Ce este hidrogenul verde și cum se produce
Hidrogenul este cel mai răspândit element din Univers, însă pe Pământ nu se găsește de obicei singur. El este legat de alte elemente în apă, gaze naturale și numeroși compuși organici. Pentru a-l folosi drept combustibil sau materie primă, trebuie mai întâi separat.
Hidrogenul verde este produs într-un electrolizor. Dispozitivul folosește electricitate pentru a separa apa în hidrogen și oxigen. Dacă energia electrică provine din surse regenerabile, precum turbine eoliene sau panouri fotovoltaice, emisiile asociate procesului pot fi foarte reduse.
Culoarea nu descrie aspectul gazului, ci metoda prin care acesta este produs. Hidrogenul este incolor indiferent de origine. Termenii folosiți în industrie ajută la diferențierea impactului asupra mediului:
- hidrogenul gri este produs în principal din gaze naturale, cu eliberarea dioxidului de carbon în atmosferă;
- hidrogenul albastru este obținut tot din combustibili fosili, dar o parte din carbon este captată și stocată;
- hidrogenul verde este produs prin electroliză, cu energie regenerabilă;
- hidrogenul roz poate fi obținut folosind electricitate produsă în centrale nucleare.
Pentru producerea unui kilogram de hidrogen verde sunt necesare aproximativ 50–55 kWh de electricitate, în funcție de tehnologie și de eficiența instalației. Este nevoie și de apă purificată, iar cantitatea minimă rezultată din reacția chimică este de aproximativ nouă litri. Consumul total de apă poate fi mai mare dacă sunt incluse purificarea și răcirea echipamentelor.
Hidrogenul obținut trebuie apoi comprimat, lichefiat sau transformat într-un alt compus pentru depozitare și transport. Fiecare etapă suplimentară consumă energie și ridică prețul final.
Unde poate fi folosit cu adevărat eficient
Cel mai important rol al hidrogenului verde ar putea fi înlocuirea hidrogenului produs astăzi din combustibili fosili. Industria chimică îl folosește la fabricarea amoniacului și a îngrășămintelor. Rafinăriile îl utilizează pentru prelucrarea produselor petroliere, iar siderurgia îl poate folosi pentru reducerea minereului de fier.
În aceste sectoare, trecerea la hidrogen verde poate reduce emisii care altfel sunt greu de eliminat. Folosirea sa este mai justificată aici decât în aplicații în care electricitatea poate fi consumată direct.
Hidrogenul poate avea un rol important și în următoarele domenii:
- producția de oțel cu emisii reduse;
- fabricarea amoniacului și a metanolului;
- transportul maritim prin combustibili derivați;
- aviația prin producerea combustibililor sintetici;
- alimentarea unor vehicule grele pe trasee speciale;
- stocarea energiei pentru perioade lungi;
- furnizarea căldurii la temperaturi foarte ridicate în industrie.
Pentru autoturisme, situația este diferită. Un vehicul electric cu baterie folosește direct cea mai mare parte a energiei primite din rețea. În cazul unei mașini cu hidrogen, electricitatea este folosită mai întâi pentru electroliză, apoi pentru comprimare, transport și transformare din nou în electricitate într-o pilă de combustie.
Din cauza acestor pierderi, mașina cu hidrogen necesită mai multă energie regenerabilă pentru aceeași distanță. Tehnologia poate fi utilă pentru anumite flote, camioane sau vehicule care trebuie realimentate rapid, dar are mai puțin sens pentru transportul personal obișnuit.
Nici încălzirea locuințelor cu hidrogen nu este, în general, cea mai eficientă variantă. O pompă de căldură poate furniza de câteva ori mai multă energie termică decât electricitatea consumată. Producerea hidrogenului din aceeași electricitate și arderea lui într-o centrală ar folosi mult mai puțin eficient energia disponibilă.
De ce este hidrogenul verde încă scump și greu de transportat
Prețul hidrogenului verde este influențat în primul rând de costul electricității. Electrolizoarele trebuie cumpărate, întreținute și utilizate cât mai multe ore pe an pentru a deveni rentabile. Dacă funcționează doar când există un surplus ocazional de energie, investiția se recuperează mai greu.
A doua problemă este infrastructura. Hidrogenul are o densitate energetică mare raportată la masă, dar ocupă un volum considerabil. Pentru depozitare, gazul poate fi comprimat la presiuni ridicate, uneori de 350 sau 700 de bari. Lichefierea necesită răcirea la aproximativ minus 253 de grade Celsius, un proces complex și energofag.
Conductele existente pentru gaze naturale nu pot fi folosite automat în orice situație. Hidrogenul poate afecta anumite metale, trece mai ușor prin garnituri și necesită compresoare, senzori și reguli speciale. Unele rețele pot accepta amestecuri limitate, dar adaptarea completă presupune investiții mari.
Transportul pe distanțe lungi poate fi realizat și după transformarea hidrogenului în amoniac sau metanol. Această soluție simplifică uneori transportul maritim, însă conversia și recuperarea hidrogenului adaugă alte pierderi.
Siguranța trebuie tratată cu atenție. Hidrogenul este foarte inflamabil, are molecule mici și necesită sisteme bune de detectare a scurgerilor. Aceste riscuri pot fi controlate prin proiectare și operare corectă, așa cum se întâmplă deja în numeroase instalații industriale.
Ce șanse are hidrogenul verde în România
România poate produce energie regenerabilă din vânt și soare, inclusiv prin viitoarele proiecte eoliene din Marea Neagră. În perioadele cu producție mare și consum redus, o parte din energia disponibilă ar putea alimenta electrolizoare. Hidrogenul rezultat ar putea fi folosit în industrie sau depozitat pentru perioade mai lungi.
Dezvoltarea trebuie însă legată de cererea reală. Construirea unei instalații de producție fără un consumator apropiat poate crea costuri mari de transport și depozitare. Cele mai viabile proiecte sunt cele amplasate lângă combinate siderurgice, fabrici de îngrășăminte, rafinării sau noduri logistice.
Pentru ca investițiile să funcționeze, sunt necesare câteva condiții:
- suficientă energie regenerabilă la preț competitiv;
- contracte stabile între producători și consumatori;
- reguli pentru certificarea originii hidrogenului;
- infrastructură adaptată transportului și stocării;
- utilizarea prioritară în domenii fără alternative eficiente;
- pregătirea personalului și aplicarea standardelor de siguranță.
Hidrogenul verde nu va înlocui electricitatea și nici toți combustibilii folosiți în prezent. În multe situații, electrificarea directă rămâne mai ieftină și mai eficientă. Un autobuz electric, o pompă de căldură sau un proces industrial alimentat direct cu electricitate pot evita pierderile provocate de conversii.
Promisiunea devine realistă atunci când hidrogenul este păstrat pentru problemele pe care bateriile și rețeaua electrică nu le rezolvă ușor. El poate ajuta industria grea, transportul maritim, producția de combustibili sintetici și stocarea sezonieră a energiei.
Așadar, hidrogenul verde poate fi unul dintre combustibilii viitorului, dar nu va fi combustibilul tuturor lucrurilor. Folosit selectiv, aproape de locul de producție și alimentat cu energie regenerabilă suplimentară, poate reduce emisii importante. Succesul său va depinde mai puțin de promisiunile spectaculoase și mai mult de proiecte bine calculate, infrastructură potrivită și alegerea aplicațiilor în care aduce un avantaj real.
