Зелений водень: виробництво, проблеми та можливості

Зелений водень є однією з найбільших перспектив енергетичного переходу, оскільки він пропонує спосіб зберігання та використання енергії без викидів вуглецю. Цей тип водню виробляється за допомогою процесу, який називається електроліз води, який розділяє водень і кисень за допомогою електроенергії, виробленої відновлюваними джерелами, такими як сонце та вітер. Незважаючи на свої переваги, зелений водень стикається з рядом проблем, про які ми повинні знати, щоб оцінити його потенціал як справжньої альтернативи викопного палива.

У цій статті ми досліджуємо ключові питання, що впливають на розробку зеленого водню, а також його особливості, переваги та недоліки, щоб отримати повне уявлення про те, що насправді пропонує ця технологія.

виробництво зеленого водню

Водень зазвичай не зустрічається ізольовано в природі, а зазвичай пов’язаний з іншими молекулами, такими як вода. Під час електролізу ми застосовуємо електричний струм, щоб розщепити молекули води (H₂О) у водень (Н₂) та кисню (O₂). Цей процес є стійким, лише якщо використовується електроенергія з чистих джерел, таких як сонячна або вітрова енергія. Тому водень, отриманий цією технікою, називається зелений водень.

Навпаки, більшість водню, що виробляється сьогодні, надходить з викопного палива, наприклад природний газ або нафта. Цей тип, відомий як сірий водень, широко використовується в хімічній промисловості та нафтопереробних заводах. Однак при його виробництві утворюється велика кількість вуглекислого газу (CO₂), що робить його нежиттєздатним з екологічної точки зору.

Незважаючи на те, що у виробництві зеленого водню було досягнуто значного прогресу, це все ще відносно нова технологія, і її далеко не масштабувати. У світі 99% водню, який використовується, все ще походить із викопної сировини, що призводить до щорічних глобальних викидів 900 мільйонів тонн CO₂.

зберігання енергії

Однією з найважливіших характеристик зеленого водню є його здатність до зберігати енергію. Відновлювані джерела енергії, такі як сонце та вітер, є покажчики повороту, що означає, що іноді вони виробляють більше енергії, ніж можна спожити, а іноді вони виробляють недостатньо.

Водень може вирішити це, діючи як акумулятор. Коли є надлишок відновлюваної електроенергії, її можна використовувати для виробництва водню за допомогою електролізу. Згодом цей водень можна використовувати як паливо в двигунах, машинах або навіть як сировину в промислових процесах. Таким чином, зелений водень може допомогти зберігати надлишок відновлюваної енергії та використовувати її, коли відновлюваних ресурсів бракує.

Крім того, що зелений водень діє як акумулятор енергії, він не створює викидів парникових газів під час використання, що робить його ключовим елементом для декарбонізація промисловості, транспорту та енергетики.

Проблеми зеленого водню

Основним недоліком зеленого водню є його висока вартість виробництва. Хоча водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті, процес його отримання з води дорогий через споживання енергії, необхідне електролізом. Навіть з електроенергією з відновлюваних джерел вартість залишається високою.

Ще одна проблема, з якою стикається зелений водень, це низька енергоефективність сучасних способів виробництва та транспортування. Згідно з дослідженнями, приблизно 80% енергії, яка використовується в процесі виробництва зеленого водню, втрачається. Ця енергетична неефективність є великою перешкодою для його широкомасштабного впровадження.

Крім того, транспортування та зберігання водню також ускладнене. Цей газ має a низька щільність енергії порівняно з іншими видами палива, а це означає, що для зберігання та транспортування такої ж кількості енергії потрібні набагато більші резервуари та трубопроводи. Він також легкозаймистий, що підвищує ризики для безпеки.

Іншим важливим викликом є ​​ризик втечі. Молекули водню надзвичайно малі, набагато менші за молекули метану чи природного газу, тому їх складніше утримувати. Витік водню в атмосферу може вплинути на клімат так само, як парникові гази, оскільки він може вплинути на рівень метану та інших атмосферних сполук.

Скільки коштує виробництво водню?

Однією з найбільш помітних перешкод для поширення зеленого водню є його вартість. За оцінками нещодавнього дослідження, виробництво зеленого водню шляхом електролізу може бути прибутковим від 3,23 євро за кілограм, якщо використовувати відновлювані джерела енергії. Деякі оптимістичні прогнози свідчать про те, що через кілька років витрати можуть знизитися до 2,5 євро за кілограм.

Однак ці цифри багато в чому залежать від кількох факторів, таких як ціна на електроенергію та вартість електролізерів, яка поки що залишається значною. Наразі виробництво зеленого водню значно дорожче, ніж виробництво сірого або блакитного водню, що змушує багато галузей промисловості продовжувати обирати ці альтернативи.

El сірий водень Це найпоширеніший і найдешевший, але його виробництво передбачає спалювання викопного палива, що робить його екологічно нестійким варіантом. З іншого боку, синій водень, який отримують із природного газу, але вловлює та зберігає CO₂ викидів, це варіант, який зменшує викиди, хоча він все ще менш стійкий, ніж зелений водень.

Перевага

Зелений водень має декілька перевага ключ, який робить його дуже привабливою альтернативою для декарбонізації секторів, які важко електрифікувати:

• скорочення викидів: Його виробництво та використання не виділяють забруднюючих або парникових газів. Це абсолютно чисте паливо, отримане за допомогою відновлюваної енергії.
• Зберігання енергії: Діє як рішення для накопичення надлишку енергії з відновлюваних джерел і вивільнення її, коли цього вимагає попит, розширюючи потужність відновлюваних джерел.
• Широке застосування: він працює як паливо на транспорті, як посередник у виробництві енергії та як сировина в хімічній промисловості.
• Декарбонізація промислових секторів: Такі сектори, як повітряний транспорт, морський транспорт і важка промисловість, залежать від палива з високою щільністю енергії, яке може запропонувати лише водень.

Недоліки

Незважаючи на переваги зеленого водню, ми також повинні враховувати Недоліки що показує:

• Висока собівартість продукції: Процес електролізу залишається дорогим, особливо порівняно з сірим воднем.
• Складність транспортування і зберігання: для безпечного зберігання та транспортування водню потрібна спеціальна інфраструктура, що додає додаткових витрат.
• ризики безпеки: Водень є легкозаймистим, і його транспортування може становити небезпеку, якщо з ним поводитися неналежним чином.
• Низька енергоефективність: Велика частина енергії, інвестованої у виробництво зеленого водню, втрачається в процесах виробництва та транспортування.

Таким чином, «зелений» водень представляє одну з найперспективніших технологій для енергетичного переходу та декарбонізації секторів, які не мають чіткої альтернативи шляхом прямої електрифікації. Однак його успіх значною мірою залежатиме від зниження собівартості його виробництва, підвищення його ефективності та розвитку необхідної інфраструктури для його зберігання та транспортування.