Evropska strategija vodonika je veoma ambiciozna

U panorami tehnologija obnovljivih izvora energije, potencijal vodonika se vidi u nekoliko sektora. To je ono što IEA naziva „integracionom“ tehnologijom. Obećava da će igrati međusektorsku ulogu u čitavom energetskom sistemu, doprinoseći istovremeno dekarbonizaciji na različite načine. Može čiste izvore energije učiniti efikasnijim i povećati opštu fleksibilnost sistema. Ono što je povećalo njegovu privlačnost, osim osnovne potrebe za rješavanjem klimatskih promjena, nevjerovatan je pad cijene obnovljivih izvora energije, što veliku proizvodnju hidrogena sa malo ugljenika čini izvodljivim. Ovi faktori su motivisali sve veći broj planova i pilot projekata širom svijeta, dostigavši visoku tačku najava za nove projekte u prošloj godini.

Sada se počinju nazirati obrisi kako će vodonik funkcionisati u budućim energetskim sistemima i putevi do toga. Jedan region od posebnog značaja je sjeverna Evropa.

Ali, ovaj kritični trenutak za zamah usporio je u velikoj mjeri zbog pandemije. Sa oporavkom, nije sigurno da će ulaganja u primjenu vodonika sa malo ugljenika i dalje rasti. Za podsticanje potražnje i podsticanje tržišta biće potrebne snažne i specifične obaveze kompanija i vlada.

Promjenljiva važnost

Trenutno stvarna svjetska proizvodnja vodonika sa niskim udjelom ugljenika je mala. Međutim, postoji rastuća aktivnost na nekoliko frontova, a novi pilot i rani komercijalni projekti pojavljivali su se sa neviđenim zamahom do ove godine. Oni predlažu kako da vlada i poslovanje stvore čista tržišta vodonika.

Stručnjaci su primijetili pomak u važnosti. Donedavno je sektor saobraćaja bio središte fokusa za čisti vodonik, sa naporima da se razviju električna vozila sa gorivnim ćelijama (FCEV) i stanice za punjenje vodonika. Ostvareni su neki impresivni dobici. Prema IEA, tržište FCEV nastavilo je da se širi naročito u Kini, Japanu i Koreji. I krajem 2019. godine širom svijeta je radilo 470 stanica za punjenje vodonika, što je povećanje za više od 20% u odnosu na 2018. Čak su bila proizvedena dva voza za gorivne ćelije kompanije Alstom u Njemačkoj, a još će doći sljedeće godine.

Ali oblast aktivnosti se širi izvan saobraćaja. Vlade i kompanije zajedno rade na povećanju zelenog vodonika sa projektima u ključnim tehnologijama krajnje upotrebe i proizvodnji sa niskim udjelom ugljenika. Iako je početna tačka slaba, novi projekti su za veliku upotrebu elektrolizatora od stotine megavata. Imaju primjenu u teškoj industriji, hemijskoj proizvodnji, grijanju za gradove i svim važnim oblastima skladištenja energije.

Pogled na nekoliko velikih projekata pokazuje stepen planiranja elektrolize velikih razmjera, industrijske primjene i primjene gasnih mreža za prevoz vodonika u više svrha. Oni se pojavljuju u bazi podataka IEA-e o vodikovim projektima, koja nudi sveobuhvatnu evidenciju naručenih projekata sa niskim udjelom ugljika u planiranju ili izgradnji širom svijeta u posljednjih dvadeset godina. Bazi se može pristupiti on-line.

Sjevernoevropski nexus

Promjena važnosti se posebno vidi u Sjevernoj Evropi, gdje je sada velika koncentracija projekata. Obnovljiva energija će napajati elektrolizatore da proizvode vodonik za industrije u sjevernim industrijskim centrima. Ostali projekti fokusirani su na struju i grijanje za gradske četvrti. Ključne primjene uključuju elektrolizu velikih razmjera, hvatanje, korištenje i skladištenje ugljenika (CCUS) i korištenje mreža prirodnog gasa.

Elektroliza: Postoji veliki broj planiranih projekata za hidrolizatore vodonika koji bi proizveli vodonik iz dekarbonizovane električne energije. Njemački i francuski projekti su vodeći.

U Njemačkoj je projekat napajanja i gasa u Emslandu u oblasti Ruhr nazvan „Hibridge“ zbog njegovog kapaciteta za povezivanje električnih i gasnih mreža. U partnerstvu operatora prenosnog sistema Amprion i mrežnog operatora gasne mreže Open Grid Europe (OGE), električna energija iz obnovljivih izvora će se, elektrolizom, pretvoriti u vodonik i metan.

Kompanije će rasporediti elektrolizator snage 100 MW, pri čemu će dobijeni vodonik transportovati kroz OGE cjevovod vodonika i postojeću mrežu gasovoda kroz Ruhr i šire. Očekuje se da će projekat početi sa radom 2023. godine.

U Francuskoj, u regionu Les Hauts de France, oko Dunkirka, jedan od najambicioznijih svjetskih projekata za napajanje i gas će u roku od pet godina izgraditi pet proizvodnih jedinica za elektrolizere vodonika. Projekat, partnerstvo francuske industrije H2V i norveškog HidrogenPro, uvesti će vodonik u mrežu za distribuciju prirodnog gasa u cilju dekarbonizacije prirodnog gasa koji se koristi za grijanje i kuvanje, kao i za transport.

Ovi ambiciozni evropski projekti imaju velike parce u elektrolizi u Sjevernoj Americi. Najistaknutiji je Canada Renewable Hydrogen(RH2C) u British Columbia koji podržavaju komunalne službe i investitori. Kompanija planira da izgradi veliko postrojenje za elektrolizu u British Columbia, da bi se proizvodio obnovljivi vodonik hidrolizom vode pogonom lokalne hidroelektrane i vjetrom sa Stjenjaka. U međuvremenu, u SAD je posvećeno posebno istraživanje elektrolize za proizvodnju vodonika iz obnovljivih izvora energije u Kancelariji za energetsku efikasnost i obnovljive izvore energije.

Industrija: Većina trenutnih potreba za vodonikom je u rafineriji nafte, hemijskom sektoru i proizvodnji čelika. Stoga je glavna kratkoročna prilika za smanjenje emisije u industrijskom sektoru zamjena vodonika iz fosilnih goriva elektrolitičkim vodonikom proizvedenim iz obnovljivih izvora („zeleni“ vodonik) ili sa CCUS („plavi“ vodonik). Ovo je izvodivo u proizvodnji hemikalija, kao što su amonijak i metanol, i u prečišćavanju ulja. A elektrolitički vodonik dobija na značaju u proizvodnji čelika, sa velikim demonstracijskim postrojenjem koje se gradi u Švedskoj, a očekuje se da će biti operativan do 2025. godine.

Razvoj infrastrukture koja spaja konvencionalnu proizvodnju vodonika sa CCUS-om napreduje u širokom spektru primjena. Prema IEA, šest projekata sa ukupnom godišnjom proizvodnjom od 350.000 metričkih tona vodonika sa malo ugljenika bilo je u funkciji krajem 2019. Štaviše, najavljeno je više od 20 projekata koji će biti pokrenuti u 2020-ima, a najveći dio u zemljama oko Sjevernog mora.

Jedan takav projekat, poznat kao H-vision, uspostaviće plavu vodoničnu infrastrukturu na području luke Rotterdam u Holandiji. Sastojat će se od proizvodnje vodonika sa CCUS-om u četiri postrojenja za reformu pare, ukupnog kapaciteta 15-20 metričkih tona proizvodnje vodonika na sat. Oni će proizvoditi vodonik za industrijska postrojenja u luci, pri čemu će rezultujući CO2 biti odvojen u osiromašenim gasnim poljima ispod Sjevernog mora ili korišten u hemijskoj proizvodnji. Konzorcijum sadrži 14 stranaka iz luke i ostalih u lancu procesa. Polazeći od studije izvodljivosti za 2019. godinu, njihov cilj je realizacija kompletnog projekta do 2030. godine.

Gasna mreža: Prema IEA, nekoliko projekata širom svijeta već ubrizgava vodonik u postojeće mreže prirodnog gasa.

Moguće je miješati do 20% vodonika na volumetrijskoj osnovi u gasnu mrežu uz minimalne ili čak nikakve promjene infrastrukture ili kućnih uređaja krajnjih korisnika.

Trenutno se planira ogroman pilot projekat pretvorbe gasnih mreža u vodoničke na sjeveru Engleske. Prvi put najavljen 2016. godine, projekat H21 Sjeverne Engleske (H21 NoE), saradnja je dva britanska distributera gasa, Sjeverne gasne mreže i Cadenta, i norveškog Ekuinora (ranije Statoil). Oni su napravili vodonik koji će koristiti postojeću infrastrukturu za distribuciju prirodnog gasa koja opslužuje region od 5 miliona stanovnika, uključujući nekoliko velikih gradova za domaćinstva i industrijske korisnike, sa aplikacijama koje uključuju toplotnu energiju i transport.

Projektanti projekta to vide kao način da postignu ‘duboku dekarbonizaciju’ do koje se ne može doći samo obnovljivom električnom energijom. Da biste to učinili, potrebno je sakupljanje i skladištenje ugljika (CCS). Uloga Ekuinora je da izgradi postrojenje za proizvodnju vodonika koristeći standardni proces reformisanja prirodnog gasa. Zarobljeni CO2 biće transportovan na obalu do podmorskog skladišta. Posebno izgrađeni vodovodni prenosni sistem povezivaće se sa lokalnim mrežama za distribuciju gasa. Novi prenosni gasovod potreban je jer je ubrizgavanje vodonika u prenosne gasovne mreže teže (iako je italijanski Snam već pokazao izvodljivost miješanja vodonika do 10% u prenosnim mrežama za gas).

Implementacija projekta treba da se dogodi između 2028. i 2034. Očekuje se da će se do 2034. postići duboka dekarbonizacija 14% potrošnje toplotne energije u Velikoj Britaniji. Njen veliki obim i značajan uticaj na emisiju ugljenika učiniće H21 NoE prvom ekonomijom vodonika u svijetu. Ako ovo uspije, postaviće osnovu za širenje takvog sistema u cijeloj Velikoj Britaniji, dekarbonizirajući veliki procenat domaće toplotne energije, transporta i električne energije do 2050. godine. Zaista će poslužiti kao model mnogim drugim zemljama.

Skromniji projekat u Francuskoj se naziva GRHID (Gestion des Reseauk par l’injection d’Hidrogene pour Decarboner les energies, tj. Upravljanje mrežom putem ubrizgavanja vodonika za energetsku dekarbonizaciju). Pokrenuta 2018. godine njome upravlja kompanija za energetske usluge Engie s lokalnim partnerima i podrškom francuske vlade. Trenutna faza je projekat napajanja koji koristi obnovljivu energiju za miješanje do 20% vodonika u mrežu za prirodni gas za okrug Dunkirk. To pokazuje tehničku izvodljivost ovog pristupa za domaću upotrebu.

Kritični trenutak

Proteklog mjeseca IEA je objavila svoj godišnji Specijalni izvještaj o energetskim izgledima pod nazivom „Održivi oporavak.“ U njemu agencija stavlja vodonik među šest ključnih sektora na koje vlade treba da se fokusiraju radi ekonomskog oporavka, pozivajući ih da „pojačaju inovacije u ključnoj tehnologiji područja uključujući vodonik, baterije, CCUS i male modularne nuklearne reaktore. ‘

I u nedavnom izvještaju o praćenju energetske integracije 2020, IEA naziva vodonik jednom od nekoliko tehnologija integracije koje su „sve važnije“ za tranziciju sa niskim udjelom ugljika. Izvještaj navodi da se značajan politički zamah dešavao tokom prošle godine, navodeći deset međunarodnih inicijativa i nacionalnih planova koji su se pojavili tokom 2019. Oni uključuju diskusije na najvišem nivou G20 i planove postavljanja ciljeva od strane Koreje, Japana, Holandije, Australije i Kanade.

Jasno je da je kretanje vodonika u kritičnom trenutku kada je potrebna stalna inovacija. Uloga vlade ostat će važna jer nove industrije nastoje steći veće razmjere i pronaći tržište. Vlade će morati da pruže direktnu, ciljanu podršku projektima koji mogu postići tehnički i tržišni napredak. I one će morati da pomognu u podsticanju potražnje u sektorima u kojima se pojavljuju dobre kratkoročne mogućnosti.

Sjeverna Evropa, gdje projekti vodonika sa malo ugljika tek počinju da dobijaju značajne razmjere, biće važno mjesto koje treba posmatrati. Rad koji se odvija širom regiona trebalo bi da proizvede tehnološka unapređenja u širokom spektru primjena i proširi upotrebu vodonika na nove primjene. Uspjeh u ovom regionu pomoći će drugim zemljama i regionima da nastave sa usavršavanjem svojih vodoničnih strategija i mapa puta i postave realne ciljeve za primjenu specifičnih tehnologija.