Потенциалът на зеления водород

• Водородът е най-простият, но и най-изобилният химичен елемент във Вселената
  
  
• Зеленият водород притежава огромен потенциал да се утвърди като един от основните двигатели на енергийния преход на бъдещето
  
  
• Технологията предлага жизнеспособна алтернатива на изкопаемите горива във все повече отрасли и приложения

Водородът е най-простият, но и най-изобилният химичен елемент във Вселената. И макар към момента делът му – и в частност този на зеления водород – в глобалния енергиен микс да е изключително малък, експертите прогнозират, че до 2050 г. той може да достигне цели 25%, а пазарът на решения в сегмента да надхвърли 10 трилиона щатски долара.

Зеленият водород притежава сериозен потенциал да се утвърди като един от основните двигатели на енергийния преход на бъдещето, а множеството възможни ползи от по-широкото му използване не само като възобновяем енергиен източник, но и като гориво и устойчива суровина за химическата индустрия го превръщат във водещ инструмент на декарбонизацията.

Специфики и предизвикателства

Зеленият водород е в основата на набиращата все по-голяма популярност концепция за Power-to-X – набор от иновативни технологични процеси и решения, които правят възможно преобразуването на енергията от възобновяеми източници, като слънцето и вятъра, в устойчиви енергийни и химически продукти за промишлеността, транспорта и енергетиката. Така зелената H2 технология става един от фундаментите на глобалния енергиен преход към нулеви нетни емисии и климатична неутралност. Нещо повече – в редица сценарии тя предлага жизнеспособна алтернатива на пагубните за планетата ни изкопаеми горива.

Освен “зелен” се срещат и други “цветове” при водорода в зависимост от технологията за производство – “сив” (от природен газ), “черен” (от въглища), “син” (от изкопаеми горива, но с улавяне на въглеродните емисии), “розов” (чрез електролиза с енергия от ядрени централи), “тюркоазен” (чрез метанова пиролиза), както и “бял” (наличен в естествена форма в подземни хранилища водород, който би могъл да бъде добиван чрез фракинг). В сравнение с останалите цветове, зеленият водород предлага най-големи възможности за редуциране на парниковите газове, тъй като вложената в производството му енергия не е източник на емисии, а изходната суровина е обикновена вода. Ключово преимущество на технологията е и нейната относителна простота – за целта е необходимо инициирането на процес на електролиза, при който водата се разделя на съставните й вещества водород и кислород. Използваните съоръжения – електролизьорите, също са със сравнително несложно устройство.

Какво тогава възпира по-широкото възприемане на тази иновация към момента?

От Световния икономически форум (СИФ) оприличават хода на развитие на технологията на този на соларната енергетика през последните две десетилетия – потенциален “game changer” (или фундаментално трансформиращ досегашните практики подход), който в началната фаза на еволюцията си все още е доста капиталоемък. Именно поради високите първоначални разходи според експертите много инвеститори доскоро се отказваха от H2 проекти. Анализаторите от СИФ сравняват ситуацията със “задръстване в трафика” на политиците и потребителите, което е необходимо да бъде елиминирано, за да се даде по-силен тласък за усъвършенстване и по-широко приложение на технологията, водещи до нейното “поевтиняване”.

Според доклад на Международна агенция за възобновяема енергия (IRENA) петте основни пречки пред зеления водород на този етап включват високи производствени разходи, липса на специализирана инфраструктура, риск от загуби на енергия по веригата на доставките, липса на неостатъчно валидиране на потенциалните ползи от страна на заинтересованите страни, както и необходимост от гарантиране на устойчивостта на технологията.

Технико-икономически съображения във връзка с производството

Освен най-популярния метод за производство на зелен водород – електролизата, съществуват и други технологии с пазарен потенциал. Това са т. нар. реформинг на биометан и термичното преобразуване чрез газификация на биомаса.

Водната електролиза използва чисти източници на енергия, а процесът се е превърнал в “златен стандарт” в сектора за производството на зелен водород за горивни клетки и захранване на индустриални процеси. Експертите посочват обаче, че има редица технико-икономически съображения, които е необходимо да бъдат адресирани, преди зеленият водород да достигне пълния си пазарен потенциал. Част от тях са свързани с производствените разходи и с потребността от още по-мащабно и широко реализиране на ВЕИ комплекси, към които биха могли да бъдат присъединени съоръжения за производство за зелен водород. Целта е по-пълно оползотворяване на възможните ползи от закупуването на дадена технологична система, конкретен терен (с интензивно слънцегреене или висок ветроенергиен капацитет) и съответното оборудване.

Друга група фактори във връзка с развитието на водородната икономика е свързана с иновационните процеси в сектора. Ако през 2016 г. броят на патентите в сферата на водородните технологии в глобален мащаб едва се изравнява с този при новите технически решения в областта на изкопаемите горива, то четири години по-късно водородните изобретения и полезни модели вече са двойно повече. Същевременно максималният капацитет на електролизьорите, който през 2020 г. е около 200 MW, само година след това вече “скача” повече от двойно до близо 460 MW.

С подобни темпове на развитие и усъвършенстване икономическите бариери пред технологията постепенно падат, като “топката” сега е в полето на публичните и частните инвестиции. Инвеститорите в този сегмент притежават силата да превърнат зеления водород от технология с потенциал в реален инструмент на енергийния преход и борбата с климатичните промени, убедени са експертите. От Организацията на ООН за промишлено развитие (UNIDO) изчисляват, че за тази цел са необходими около 15 трилиона щатски долара инвестиции от правителства и частни организации и фондове.

Падащите цени на възобновяемата енергия, съчетани с намаляващите разходи за електролизьорите и повишената им ефективност вследствие на технологичните подобрения, непрекъснато увеличават търговската жизнеспособност на най-популярната технология за производство на зелен водород, сочат изводи на Световната банка.

Социополитически аспекти на технологията и възможности за синергия

Към момента 26 държави по света разработват и прилагат политики във връзка с популяризирането на зеления водород, показват данните на Международната агенция по енергетика (IEA). На наднационално ниво, от страна на Международната агенция за възобновяема енергия, са издадени препоръки за създаване на система, гарантираща произхода на зеления водород, която да сертифицира продукцията на дадено съоръжение като фактически “зелена”. Всички възможни стимули и мерки за процедурно улесняване на реализацията на проекти в областта от тук нататък допълнително ще разширяват приложенията на зеления водород в транспорта, енергетиката и промишлеността, считат специалистите.

Освен тласък за водородната мобилност – едно от направленията на мобилността на бъдещето, насърчителните инициативи в сегмента на водорода биха довели и до по-бързата и дълбока декарбонизация на сектори, като стоманодобива, химическата индустрия, производството на торове, производството на пластмасови изделия и др.

Ключов аспект от развитието на водородната икономика е и заетостта в сектора. Световният водороден съвет – глобална инициатива с участие на ръководствата на над 130 водещи енергийни, транспортни, индустриални и инвестиционни компании, която се стреми да развива този бранш, изчислява, че по-широкото интегриране на зеления водород в енергетиката и индустрията би могло да спомогне за разкриването на цели 30 млн. работни места до 2050 г. и да генерира годишни приходи в размер на над 2,5 трилиона щатски долара.

Що се отнася до възможностите за технологична синергия между водорода и останалите възобновяеми енергийни източници, колкото по-тясно се интегрира производството на водород с това на слънчева или вятърна енергия например, толкова по-рентабилно би било както за инвеститорите, така и за потребителите, убедени са експертите. Локализирането на съоръжения за зелен водород в непосредствена близост или директно във ВЕИ комплекси би могло да реши две значителни групи проблеми, свързани с транспорта и логистичните разходи, както и с рисковете от загуби на енергия по веригата на доставките.

От Международния валутен фонд (МВФ) обобщават, че зеленият водород има огромен потенциал да се наложи като водещ двигател на прехода към чиста енергия в редица сектори, като мобилността, електроенергетиката и промишленото отопление, но също и като ключова суровина за производството на устойчиви химически продукти, като амоняк и е-метанол. Основни предпоставки за налагането на технологията като алтернатива на изкопаемите горива според МВФ са: изобилието на елемента, високата му енергийна плътност и нулевите парникови емисии във връзка с производството на зелен водород. Фундаментална роля за развитието на водородната икономика в тази връзка има и усъвършенстването на подходите, системите и технологиите за съхранение на водород, включително в т. нар. водородни хъбове (H2Hubs).