Декарбонізація планети – одна з цілей, яку країни по всьому світу поставили на 2050 рік. Для досягнення цього, декарбонізація виробництва такого елемента, як зелений водень, є одним із ключових факторів.
Водень – найпоширеніший елемент Всесвіту, але тут, на Землі для його виділення потрібна енергія.
Найпоширеніша техніка – це вилучення водню з води, що складається з двох частин: водню і кисню (H2O).
Зробити це досить просто. Можна використовувати теплові та хімічні реакції для виділення водню з органічних матеріалів, таких як викопне паливо. Але це не екологічно та залишає викиди СО2.
- бурий водень виробляється з використанням вугілля, де викиди викидаються в повітря
- сірий водень виробляється з природного газу, де пов’язані з цим викиди викидаються в повітря
- блакитний водень виробляється з природного газу, де викиди вловлюються за допомогою захоплення та зберігання вуглецю
Але існує більш чистий спосіб отримання водню – зелений: сильний електричний струм, пропущений через резервуар з водою, який розщеплює молекулу на два складові елементи. Цей метод називається електролізом. Атоми водню утворюють молекули водню (Н2), а молекули кисню спарюються. Якщо електроенергія для виділення водню виробляється з відновлюваних джерел, таких як сонячна енергія або вітер, виробництво водню таким чином не виділяє парникових газів.
Як можна використовувати зелений водень?
Водень може використовуватися загалом двома способами. Його можна спалити для виробництва тепла або подати в паливний елемент для виробництва електроенергії.
Потенційні застосування водню:
- водневі електричні автомобілі та вантажівки
- контейнеровози, що працюють на рідкому аміаку з водню
- турбіни, що працюють на водні, які можуть виробляти електроенергію в періоди пікових потреб, щоб допомогти зміцнити електричну мережу
- як замінник природного газу для приготування їжі та опалення в будинках.
Інвестиції у зелений водень
У галузь влиються мільярди євро інвестиційного капіталу та підтримки платників податків, а ціни на акції компаній стрімко зростають.
Європейський Союз планує розширити масштаби проектів з відновлюваного водню та інвестувати загальну суму 470 мільярдів євро (740 мільярдів доларів) до 2050 року.
Федеральний уряд Німеччини прийняв національну водневу стратегію. Вона призначена для посилення німецьких досліджень водню та підготовки вступу Німеччини до водневої економіки. Наразі, Федеральне міністерство освіти та наукових досліджень Німеччини (BMBF) виділяє фінансування в рамках проєкту “KOPERNIKUS P2X” яка досліджує водень від виробництва до використання за стратегією “POWER-TO-X” ( https://web.kpi.kharkov.ua/eestc/2021/03/15/nimetskyj-zagalnonatsionalnyj-proekt-power-to-x/ )
Університет імені Лейбніца в Ганновері ( https://www.uni-hannover.de/en/ ) отримав фінансування двох дослідницьких проектів з водневих технологій в програмі Нижньої Саксонії “Інноваційні лабораторії водневих технологій”. Тепер, отримані проєкти можуть перейти до фази впровадження з фінансуванням яке приблизно дорівнює 1,2 мільйонам євро на кожен проєкт протягом трьох років.
Задачі які ще слід вирішити
Як і будь-який газ, водень можна стискати і зберігати в резервуарах, а потім використовувати за потреби. Однак об’єм водню набагато більший, ніж об’єм інших вуглеводнів; наприклад, майже в чотири рази більше, ніж природного газу. Для його зберігання потрібно стиснення до 700 разів вище нормального атмосферного тиску або охолодження до мінус 253 градусів Цельсія. У зв’язку з цим, вартість його зберігання збільшується.
Окрім вартості зберігання, є проблема з трубами. Атоми водню під тиском досить малі, щоб прослизнути крізь тверду сталь, а це означає, що трубопроводи з природного газу часто не можуть бути легко переобладнані для перекачування водню. Пристрої, призначені для використання природного газу, такі як печі та обігрівачі, також потрібно буде замінити або переобладнати для роботи з воднем.
