Vodonik i energija imaju dugu zajedničku istoriju – od pokretanja prvih motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, prije više od 200 godina, danas postaju sastavni dio moderne rafinerijske industrije.
Vodonik je najrasprostranjeniji hemijski element u prirodi. Proizvodi se ekstrakcijom iz fosilnih goriva i biomase, ali i kroz razdvajanje molekula vode. Iako je prirodni gas trenutno primarni izvor proizvodnje (plavog) vodonika, proizvodnja “zelenog vodonika”, nastalog elektrolizom, uz smanjenje troškova za obnovljivu električnu energiju, posebno za fotonaponske sisteme i vjetroelektrane, sve je interesantniji predmet investiranja. Mnoge evropske zemlje već su usvojile strategije za vodoničnu ekonomiju.
Karakteristike vodonika
Za vodonik bi se reklo da je gorivo iz snova. Ugalj, nafta i prirodni gas nakon sagorijevanja daju ugljen-dioksid koji je jedan od glavnih uzročnika prekomjernog zagrijavanja planete. Nasuprot tome, gorivne ćelije (vodonično-kiseonične gorivne ćelije) ne emituju uobičajene produkte sagorijevanja već čistu vodu. Današnja proizvodnja i potrošnja vodonika dominantno je vezana za industrijsku upotrebu (hemijsku industriju, naftnu industriju, metalopreradu i dr.), i to u obimu od preko 90 procenata.
Vodonik, za razliku od nafte ili energije vjetra, nije izvor energije, već ga se potrebno proizvesti.
S obzirom na činjenicu da se trenutno skoro u cjelosti proizvodi ekstrakcijom iz fosilnih goriva, odgovoran je za emisiju 830 miliona tona ugljen-dioksida godišnje, ekvivalentno godišnjoj emisiji ugljen-dioksida u Ujedinjenom Kraljevstvu i Indoneziji zajedno.
Najveća barijera za masovnije korišćenje zelenog vodonika je visoka cijena njegove proizvodnje. Namjenska proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora ili nuklearne energije ponudila bi alternativu upotrebi električne energije iz gradske mreže.
Solarna proizvodnja vodonika iz vode pomoću čestica fotokatalizatora smatra se najekonomičnijim i najefikasnijim načinom za proizvodnju vodoničnog goriva. Solarna proizvodnja vodonika iz vode potencijalno je efikasan način za rješavanje ekoloških problema i globalne energetske krize proizvodnje goriva.
Da bi se zadovoljila globalna godišnja potražnja za vodonikom, proizvedenog elektrolizom, bilo bi potrebno 3 600 TWh električne energije, što premašuje ukupnu godišnju proizvodnju električne energije u Evropskoj Uniji.
Ovo ukazuje na neophodnost uvođenja vodonika u sektore u kojima je gotovo odsutan – sektor transporta, zgrada i generisanje električne energije, kako bi njegova proizvodnja imala smisla i mogla dati doprinos prelasku na čistu energiju.
U transportu, konkurentnost automobila na vodonične ćelije zavisi od troškova gorivih ćelija i razvijenosti mreže stanica za punjenje. Brodarstvo i vazduhoplovstvo imaju ograničene mogućnosti nisko-ugljeničnih goriva i predstavljaju priliku za širu upotrebu goriva na bazi vodonika.
U zgradama se vodonik može kombinovati sa postojećim mrežama prirodnog gasa, sa najvećim potencijalom u višeporodičnim i javnim objektima, posebno u gusto naseljenim gradovima.
U proizvodnji električne energije, vodonik je jedna od vodećih opcija za skladištenje obnovljive energije.
Vodonik – gorivo budućnosti
Vodonik i energija imaju dugu zajedničku istoriju – od pokretanja prvih motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, prije više od 200 godina, danas postaju sastavni dio moderne rafinerijske industrije.
Gorivna ćelija, u osnovi, hemijsku energiju pretvara u električnu i za taj rad troši gorivo, u ovom slučaju vodonik i kiseonik.
Vozilo sa vodoničnim gorivnim ćelijama je takođe električno vozilo. Elektromotor energiju dobija iz vodonične gorivne ćelije umjesto iz baterije. Prazan rezervoar može se napuniti vodonikom mnogo brže nego što se prazna baterija može napuniti električnom energijom. Punjenje rezervoara traje oko 3 minuta, a domet iznosi oko 600km, što je značajno više od dometa automobila na baterije.
Vremenom se vodonik može infiltrirati u metale, oslabiti ih i potencijalno prouzrokovati pukotine. Rezervoari moraju biti izrađeni od specijalnih materijala dizajniranih da se odupru ovoj mani.
Vozila sa gorivnim ćelijama ne emituju štetne gasove u atmosferu već isključivo vodenu paru, što ih uz prednosti kao što su brzo punjenje i veliki domet čini ekološki prihvatljivim i racionalnim za korišćenje. S druge strane, nedostatak razvijene infrastrukture, mali procenat vodonika dobijenog iz obnovljivih izvora i još uvijek visoka cijena ovih automobila glavni su razlog za njihov neznatan broj na svjetskim drumovima.
Početkom 2000. godine postojalo je mišljenje da će vodonik dominirati na tržištu automobila. Međutim, obećani „autoput za vodonik“ nikada se nije ostvario jer je vodoniku bila potrebna nova infrastruktura, a baterije sa visokom snagom u to vrijeme već su bile veoma razvijene za druge namjene, poput računara.
Škotska je napravila iskorak i postala prva država na svijetu koja je u saobraćaj uvela dvospratne autobuse sa pogonom na gorivne ćelije.
Vlada Velike Britanije finansirala je projekat kojim je probni let izveo električni avion sa vodoničnim pogonom, Pajper Malibu (eng. Piper Malibu), vazduhoplov bez štetnih emisija.
Ambiciozan cilj za 2026.
Sedam industrijskih lidera oformilo je koaliciju pod nazivom Katapult zelenog vodonika (eng. Green Hydrogen Catapult) sa ciljem da do 2026. godine pedeset puta povećaju kapacitete za proizvodnju vodonika iz obnovljivih izvora, ukupne snage 25 GW.
Postizanje tog cilja dalo bi značajan doprinos svjetskim nastojanjima za dekarbonizaciju društva pomažući u transformaciji industrija koje se oslanjaju na ugljenik, uključujući proizvodnju električne energije, hemijsku industriju, proizvodnju čelika i brodarstvo.
Iskorak u oblasti zelene energije napravila je Fukušima, koja je nedavno obiježila desetogodišnjicu nuklearne katastrofe. Japan je predstavio postrojenje za proizvodnju vodonika koje je izgradila kompanija Tošiba pod nazivom ,,Fukušima istraživačko polje za energiju vodonika” (eng. Fukushima Hydrogen Energy Research Field, FH2R). U ovom postrojenju elektroliza vode obavlja se pomoću električne energije dobijene iz obližnje solarne elektrane, iako se po potrebi koristi i energija iz mreže.
Korišćenje vodonika u transportu, industriji, elektranama i domaćinstvima, znatno bi smanjilo emisije štetnih gasova i približilo svijet karbonskoj neutralnosti.
Prir. M.M.
