Ce este hidrogenul verde: cum ar putea ajuta industria energetică în viitor

Ce este hidrogenul verde: cum ar putea ajuta industria energetică în viitor

Populația globală crește într-un ritm rapid. Estimările arată că până în 2050 vom ajunge la aproape zece miliarde de oameni. O populație în creștere înseamnă, de asemenea, o cerere tot mai mare de energie pentru a ne alimenta casele, afacerile, transportul și multe altele. O soluție la această problemă de nivel global ar putea fi reprezentată de către hidrogenul verde.

Una dintre cele mai mari provocări cu care ne confruntăm ca societate este cum să satisfacem această cerere, reducând în același timp emisiile globale de CO2. Soluția ar putea consta în utilizarea surselor regenerabile de energie. Neclar este însă faptul că pentru a ajunge acolo, trebuie să ne confruntăm cu cu diferite obstacole.

În timp ce accelerăm colectarea de energie regenerabilă cu ferme eoliene și solare la scară mai mare, una dintre schimbările pe termen lung pe care va trebui să ne concentrăm este crearea infrastructurii pentru a folosi efectiv această energie. Unul dintre cele mai recunoscute exemple este extinderea punctelor de încărcare electrică pentru vehicule electrice, dar să nu uităm de facilitățile pentru liniile de transport și distribuție a energiei, stocarea și gestionarea energiei.

Pentru a reduce cu adevărat emisiile, trebuie să ne uităm la toate părțile sistemului nostru energetic, de la modul în care este produsă energia, până la modul în care este utilizată și distribuită. Vehiculele electrice sunt mai bune pentru mediul înconjurător, dar numai vehiculele electrice încărcate cu energie electrică ecologică sunt cu adevărat fără emisii.

Hidrogenul verde reprezintă ”combustibilul viitorului”

Multe soluții de energie regenerabilă rămân semnificativ mai scumpe. De exemplu, hidrogenul verde poate costa între 3 și 6 dolari / kg, în timp ce hidrogenul obținut din combustibili fosili costă între 1 și 1,8 dolari / kg. Pentru a stimula consumatorii și întreprinderile să facă schimbarea, guvernele au folosit o abordare sub formă de subvenții și taxe pe carbon. Dar ceea ce avem cu adevărat nevoie sunt soluții noi care fac tranziția clară și ușoară pentru toată lumea.

În fiecare an, New Energy Challenge este în căutarea de start-up-uri și scale-up-uri cu idei de ultimă generație care pot ajuta companiile să reducă emisiile de gaze cu efect de seră într-un mod atât accesibil, cât și durabil. Anul acesta, ei caută soluții care să se potrivească următoarelor teme: mobilitate nouă, stocare a energiei, gestionarea energiei și hidrogen.

Hidrogenul verde a fost mult timp considerat „combustibilul viitorului” și alternativa care ar putea revoluționa sistemul nostru energetic. Concurând să devină viitorii lideri în producția de hidrogen verde, organismele guvernamentale din Chile până în Australia către Comisia Europeană au anunțat noi strategii ambițioase de energie verde bazate pe hidrogen.

Hidrogenul pare să întrunească toate aceste condiții pe hârtie astfel că, spre deosebire de combustibilii fosili, se întâmplă să fie cel mai abundent element din univers. La fel ca și combustibilii fosili, poate fi ars pentru a crea energie sau transformat în electricitate, dar atunci când este produs folosind energie regenerabilă, nu produce emisii de gaze cu efect de seră.

Acum este deja utilizat în rafinarea petrolului și în producția de îngrășăminte, dar are o gamă mult mai largă de aplicații potențiale. De la alimentarea fabricilor pe scară largă până la încălzirea caselor noastre, hidrogenul verde ar putea deveni puternic înrădăcinat în viitorul nostru sistem energetic.

”Economia hidrogenului” a apărut încă din anii ’70

Hidrogenul ca o alternativă a energiei nu reprezintă o tehnologie nouă. Ideea construirii unei ”economii a hidrogenului” a apărut în urmă cu 50 de ani. Totuși, care au fost motivele pentru care nu s-a profitat de acest element chimic atât de dens pe Pământ?

  • Este extrem de scump de produs. Banca Americii estimează că actualele costuri ar trebui să scadă cu 85%, pentru a-l face competitiv cu hidrogenul derivat din combustibili fosili;
  • Este predispus la variabilitate în funcție de cantitatea de energie verde disponibilă;
  • Potențialul de amestecare exploziv al lucrului cu hidrogen și oxigen scoate în evidență probleme semnificative de siguranță;
  • În cele din urmă, ar trebui construită o nouă infrastructură pentru a distribui hidrogen verde la scară mai mare.

În timp ce hidrogenul este cel mai abundent element de pe pământ, acesta poate fi găsit doar sub formă compusă, ca și în H2O. Acest lucru înseamnă că trebuie extras și separat de alte particule pentru a fi utilizate. La fel ca vehiculele electrice, hidrogenul este la fel de neutru în carbon decât procesul necesar pentru a-l produce și tipul de energie utilizată pentru a-l alimenta.

În timp ce hidrogenul este deja utilizat pe scară largă astăzi, marea majoritate este produsă cu cărbune sau gaz natural. Acest „hidrogen gri”, așa cum se numește, emite emisii de CO2 atunci când este fabricat. Pe de altă parte, hidrogenul verde, care este produs cu surse alternative de energie precum energia eoliană și solară, este neutru în carbon.

Unul dintre cele mai mari obstacole în trecerea la hidrogenul verde îl reprezintă costurile masive de producție implicate. Un raport al Agenției Internaționale pentru Energie Regenerabilă a constatat că hidrogenul verde este de două până la trei ori mai scump decât hidrogenul albastru, care este produs folosind combustibili fosili și captarea și stocarea carbonului.

Până când hidrogenul verde nu este competitiv cu hidrogenul gri, va fi dificil să-i extindem utilizarea pe o bază mai largă. Însă scale-up H2Pro a venit cu un nou proces de dezvoltare a acestuia, care ar putea contribui la creșterea producției de hidrogen, dar și mai eficient și mai sigur.

Hidrogenul verde este de obicei dezvoltat printr-un proces numit electroliză, care folosește electricitatea pentru a separa apa în hidrogen și oxigen. H2Pro face acest lucru, cu excepția faptului că folosește două etape diferite: o etapă electrochimică (E) și o etapă activată termic (TAC), pentru a separa generarea de hidrogen și oxigen.

Prin împărțirea acestor două, ele pot elimina necesitatea celei mai scumpe părți a sistemelor bazate pe electroliză: membrana. Folosirea energiei termice pentru a genera oxigen în timpul procesului crește, de asemenea, eficiența, asigurându-se că nu se pierde energie în timpul procesului de producție, spre deosebire de electroliză, ceea ce duce la pierderi de energie de până la 25%.

În cele din urmă, faptul că oxigenul și hidrogenul sunt produse în două etape diferite, reduce riscul amestecării celor două elemente, făcându-l mult mai sigur. Scopul lor este să mărească utilizarea hidrogenului prin scăderea prețului la doar 1 dolar / kg.

Hidrogenul este un purtător de energie

Unul dintre lucrurile pe care ar trebui să le știi despre hidrogen este că nu este o sursă de energie, ci este un purtător de energie. Hidrogenul verde poate fi utilizat pentru a furniza și stoca energia generată de alternative de combustibili fosili, cum ar fi eolianul și solarul. Aceasta înseamnă că energia generată de panourile solare într-o zi deosebit de însorită poate fi stocată și utilizată ulterior. De asemenea, poate fi expediat și comercializat în străinătate.

În timp ce utilizarea energiei regenerabile crește semnificativ, încă nu avem suficientă infrastructură pentru a capta cantitatea necesară pentru a acoperi cererea actuală de energie. Și cu o populație în creștere, nevoia de energie va crește considerabil. Ca atare, trebuie să găsim noi soluții atât pentru utilizarea mai eficientă a energiei pe care o avem, cât și pentru echilibrarea ofertei.

Aici intervine Finno Exergy, câștigătorul concursului de start-up al New Energy Challenge. De zeci de ani, inginerii îmbunătățesc turbinele cu gaz, făcându-le mai eficiente sau creând materiale noi care pot, de exemplu, să mărească temperaturile din turbină. Dar ceea ce a fost aproape neatins este procesul de ardere și, în special, progresele pe care le poate aduce arderea presiunii (PGC).

Finno Exergy a dezvoltat prima soluție care poate produce creșterea presiunii necesare pentru a crește semnificativ eficiența turbinei cu gaz. Cu tehnologia lor, turbinele consumă cu 20% mai puțin combustibil. Deși acest lucru ne va ajuta să utilizăm hidrogenul verde mai eficient, un alt aspect al soluției sale care va ajuta la tranziția către o utilizare mai largă a surselor regenerabile de energie este capacitatea de a folosi atât hidrogen verde, cât și amestecuri de hidrogen și gaze naturale atunci când primul este în cantitate redusă. .

”Cantitatea de hidrogen va varia în timpul tranziției și pentru următoarele decenii. Aceasta înseamnă că trebuie să aveți un sistem foarte flexibil care să poată utiliza hidrogen verde atunci când este disponibil și să schimbe lin sistemul, astfel încât să poată utiliza gaz natural sau un fel de combustibil sintetic când nu este. Deci, în acest sens, putem vedea că această inovație va juca un rol important în faza de tranziție și nu numai”, a explicat directorul de dezvoltare a produsului de la Finno Exergy, Tero Ijäs.

Hidrogenul verde utilizat la microturbina care poate produce electricitate

Primul produs de la Finno Exergy va fi o mică unitate cu microturbină care poate produce electricitate și abur de presiune medie. Dar, după cum a împărtășit Ijäs, impactul mai mare și, în opinia sa, motivul pentru care au câștigat New Energy Challenge, este că sistemul lor poate fi adaptat turbinelor cu gaz mai mari, de exemplu, cele utilizate în centralele mari sau în mediul marin și industria aviatică.

”Ultimele șase luni au arătat destul de strălucitoare. Multe companii mari și-au lansat strategiile de hidrogen. UE a avut deja Acordul verde, dar, deoarece hidrogenul este un subiect foarte controversat în acest moment, există mult mai multe oportunități de finanțare viitoare”, a mai spus Ijäs

În timp ce aceste tehnologii inovatoare ne pot ajuta să ne apropiem de o nouă eră a hidrogenului verde, așa cum a explicat Ijäs, va fi nevoie de timp și investiții pentru a face acest lucru o realitate.

Citește și: