Η απομυθοποίηση του υδρογόνου – Δεν είναι πρακτικό και οικονομικό καύσιμο

Το υδρογόνο έχει συχνά χαρακτηριστεί ως «καύσιμο του μέλλοντος», υποσχόμενο μια καθαρή και ευέλικτη πηγή ενέργειας ικανή να απαλλάξει σε πολλούς τομείς την ανθρωπότητα και το φυσικό περιβάλλον από τον άνθρακα.

Ωστόσο μια πιο προσεκτική ματιά στις τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις που σχετίζονται με το υδρογόνο αποκαλύπτει ότι αυτοί οι ισχυρισμοί μπορεί να υπερεκτιμηθούν.

Ακολουθεί η απομυθοποίηση του προαναφερόμενου καυσίμου το οποίο απορρίπτουν ή το «κάνουν πέρα» τομείς όπως η ναυτιλία και η αεροπορία.

Η ιστοσελίδα cleantechnica.com, αναλύει τους λόγους (συγκέντρωσε απόψεις οργανισμών και ΜΜΕ) που καθιστούν το Η2 ακριβό και ανεφάρμοστο (σε κάποιες περιπτώσεις).

Ενώ το υδρογόνο μπορεί πράγματι να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο, οι αναποτελεσματικότητες, το υψηλό κόστος και τα υλικοτεχνικά εμπόδια το καθιστούν κακή εναλλακτική λύση στην ηλεκτροδότηση στις περισσότερες εφαρμογές.

Το υδρογόνο ως καύσιμο είναι σαν να χτίζεις ένα σπίτι στην άμμο. Με άλλα λόγια είναι ασταθές, δαπανηρό και δύσκολο στη συντήρηση.

Αύξηση κόστους υδρογόνου

Ένας από τους κύριους περιορισμούς του υδρογόνου είναι η χαμηλή ενεργειακή του πυκνότητα η οποία απαιτεί αποθήκευση σε υψηλές πιέσεις ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

Αυτό όχι μόνο αυξάνει την πολυπλοκότητα, αλλά επίσης αυξάνει σημαντικά το κόστος.

Σε αντίθεση με τις μπαταρίες οι οποίες μπορούν να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν ενέργεια αποτελεσματικά, το υδρογόνο πρέπει να υποβληθεί σε ενεργοβόρες διεργασίες (συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρόλυσης, της συμπίεσης και της μετατροπής σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω κυψελών καυσίμου ή καύσης).

Ενώ το πράσινο υδρογόνο (παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας) προσφέρει μια εναλλακτική λύση χαμηλών εκπομπών άνθρακα, παραμένει ακριβό, με κόστος παραγωγής 2 έως 5 φορές υψηλότερο από την άμεση ηλεκτροδότηση (BloombergNEF, 2023).

Χωρίς δραματικές μειώσεις κόστους στην τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και ηλεκτρολύτη, το υδρογόνο θα δυσκολευτεί να ανταγωνιστεί τις καθιερωμένες μεθόδους ηλεκτροδότησης, όπως οι αντλίες θερμότητας και η αποθήκευση μπαταριών (IEA, 2021).

Η πρόκληση της μεταφοράς υδρογόνου

Αυτό το έντονο κενό απόδοσης εγείρει θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τη βιωσιμότητα του υδρογόνου στη μεταφορά.

Η μεταφορά υδρογόνου είναι μια άλλη πρόκληση.

Ως αέριο, απαιτεί περιορισμό υψηλής πίεσης ή μετατροπή σε υγρό στους -253°C, τα οποία συνεπάγονται σημαντικές απώλειες ενέργειας και κόστος υποδομής. Ακόμη και εναλλακτικοί φορείς όπως η αμμωνία ή η μεθανόλη εισάγουν πρόσθετα βήματα μετατροπής, μειώνοντας περαιτέρω τη συνολική απόδοση του συστήματος.

Οι Rouwenhorst et al. (2021), υπογραμμίζουν ότι το κόστος κεφαλαίου για την υποδομή μεταφοράς υδρογόνου παραμένει απαγορευτικά υψηλό, καθιστώντας την ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας οικονομικά ανέφικτη χωρίς σημαντικές επιδοτήσεις.

Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου σήμερα εξακολουθεί να παράγεται από ορυκτά καύσιμα, ιδιαίτερα από φυσικό αέριο μέσω αναμόρφωσης μεθανίου ατμού (SMR).

Αυτή η διαδικασία εκπέμπει σημαντικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, υπονομεύοντας τα υποτιθέμενα περιβαλλοντικά οφέλη του υδρογόνου.

T&E, DOE και ΙΕΑ για δυσκολίες Η2

Παρά αυτά τα μειονεκτήματα, το υδρογόνο συχνά προωθείται ως απαραίτητος ενεργειακός φορέας για κλάδους που είναι δύσκολο να ηλεκτροδοτηθούν, όπως η βαριά βιομηχανία και οι μεταφορές μεγάλων αποστάσεων.

Η Ευρωπαϊκή Ομοσπονδία Μεταφορών και Περιβάλλοντος (T&E, 2021) διαπίστωσε ότι ακόμη και στις μεταφορές με φορτηγά, όπου το υδρογόνο θεωρείται βιώσιμη εναλλακτική λύση, τα ηλεκτρικά φορτηγά με μπαταρία αναμένεται να κυριαρχούν λόγω ανώτερης ενεργειακής απόδοσης και χαμηλότερου λειτουργικού κόστους.

Ακόμη και κρατικοί φορείς και βιομηχανικοί όμιλοι που υποστηρίζουν το υδρογόνο αναγνωρίζουν τους περιορισμούς του.

Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE, 2022) έχει σημειώσει ότι η ευρεία υιοθέτηση του υδρογόνου αντιμετωπίζει σημαντικές υποδομές και οικονομικά εμπόδια.

Ο IEA (2021) συμπεραίνει ομοίως ότι το υδρογόνο απαιτεί εκτεταμένες επιδοτήσεις και υποστήριξη πολιτικής για να ανταγωνιστεί εναλλακτικές τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα, εγείροντας ανησυχίες για τη μακροπρόθεσμη οικονομική βιωσιμότητα.

Η ναυτιλία απορρίπτει το υδρογόνο

Η ναυτιλία δεν προχωρά με το υδρογόνο, αλλά στρέφεται κυρίως προς τις μπαταρίες και τα βιοκαύσιμα, ιδιαίτερα σε εφαρμογές μικρών αποστάσεων και σε περιφερειακές ναυτιλιακές εφαρμογές.

Στην Ευρώπη και την Κίνα, τα συστήματα μπαταριών με εμπορευματοκιβώτια δοκιμάζονται και αναπτύσσονται ήδη, επιτρέποντας στα πλοία να ανταλλάσσουν αποφορτισμένες μπαταρίες με πλήρως φορτισμένες στο λιμάνι.

Συνέπειες αυτών είναι η μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας και η εξάλειψη της ανάγκης για υποδομή καυσίμου υδρογόνου.

Αυτό το σύστημα έχει δοκιμαστεί με επιτυχία σε πλοία που πλέουν στον ποταμό Yangtze και παρόμοιες προσπάθειες διερευνώνται σε ευρωπαϊκές πλωτές οδούς, όπου η εναλλαγή μπαταριών μπορεί να προσφέρει μια αποτελεσματική και χωρίς εκπομπές εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα (DNV, 2023).

Ταυτόχρονα, μεγάλες παγκόσμιες ναυτιλιακές εταιρείες αναλαμβάνουν σημαντικές δεσμεύσεις για τα βιοκαύσιμα, ιδιαίτερα τη βιομεθανόλη.

Η Maersk (από τις μεγαλύτερες ναυτιλιακές εταιρείες στον κόσμο), έχει υποβάλει σημαντικές παραγγελίες για πλοία που κινούνται με μεθανόλη, ευθυγραμμιζόμενη με την ευρύτερη στρατηγική της για την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές.

Η αεροπορία απομακρύνεται… από το υδρογόνο

Η αεροπορία έχει επίσης δει μια σημαντική μετατόπιση από το υδρογόνο ως βιώσιμο εναλλακτικό καύσιμο.

Ενώ η Airbus κάποτε υπερασπιζόταν τα υδρογονοκίνητα αεροσκάφη ως κρίσιμο συστατικό της απαλλαγής από τις ανθρακούχες αερομεταφορές, έκτοτε μείωσε τις φιλοδοξίες της.

Πρόσφατες αναφορές δείχνουν ότι η Airbus δίνει πλέον προτεραιότητα στα αειφόρα αεροπορικά καύσιμα (SAF) και τα ηλεκτρικά αεροσκάφη με μπαταρία έναντι του υδρογόνου λόγω των τεράστιων προκλήσεων που σχετίζονται με την αποθήκευση, τη διανομή και τη μετατροπή ενέργειας στο πλοίο (Airbus, 2024).

Η ευρωπαϊκή αεροπορική βιομηχανία στο σύνολό της έχει επίσης αναθεωρήσει τις προοπτικές της, με μια πρόσφατη έκθεση της βιομηχανίας που υποβάθμισε την αναμενόμενη συμβολή του υδρογόνου στην απαλλαγή από άνθρακα από 20% σε μόλις 6% έως το 2050 (European Aviation Consortium, 2024).

Υδρογόνο: «Κομπάρσος» στη θέρμανση κατοικιών της ΕΕ

Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) έχει επίσης ξεκαθαρίσει ότι το υδρογόνο δεν έχει σημαντικό ρόλο στη θέρμανση κατοικιών και εμπορικών χώρων, δίνοντας προτεραιότητα στην ηλεκτροδότηση.

Η πολιτική κατεύθυνση της ΕΕ ευνοεί σε μεγάλο βαθμό τις αντλίες θερμότητας και τα συστήματα τηλεθέρμανσης ως τις πρωταρχικές λύσεις για την απαλλαγή από τον άνθρακα των κτιρίων (Ευρωπαϊκή Επιτροπή, 2024).

Η αναποτελεσματικότητα του υδρογόνου στις εφαρμογές θέρμανσης, που απαιτεί πολλαπλές μετατροπές ενέργειας με υψηλές απώλειες, το καθιστά οικονομικά και πρακτικά μη βιώσιμο σε σύγκριση με την άμεση ηλεκτροδότηση.

Οι αντλίες θερμότητας (λειτουργούν με αποδόσεις πολύ πάνω από 300%), προσφέρουν ένα απαράμιλλο πλεονέκτημα στη θέρμανση κατοικιών, υπερέχοντας σημαντικά τους λέβητες υδρογόνου σε κόστος και χρήση ενέργειας.

Δεδομένων αυτών των παραγόντων, η ΕΕ έχει αποκλείσει κατηγορηματικά το υδρογόνο ως μια ευρέως διαδεδομένη λύση θέρμανσης, ενισχύοντας τον ρόλο της ως εξειδικευμένου φορέα ενέργειας και όχι ως κύριας επιλογής.

Ο ενθουσιασμός για το υδρογόνο συχνά επισκιάζει τις θεμελιώδεις προκλήσεις του.

Αποκούμπι… στην ηλεκτροδότηση

Αν και μπορεί να παίζει ρόλο σε συγκεκριμένους κλάδους, η αναποτελεσματικότητά του, το υψηλό κόστος και οι απαιτήσεις υποδομής το καθιστούν μη πρακτική επιλογή για ευρεία ανάπτυξη.

Όπως υποδεικνύουν στοιχεία από πολλές μελέτες, η εστίαση θα πρέπει να παραμείνει στην ηλεκτροδότηση όπου είναι δυνατόν, δεσμεύοντας το υδρογόνο για εφαρμογές όπου δεν υπάρχουν βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις.

Πρόκειται για σχεδόν εξ ολοκλήρου βιομηχανικές πρώτες ύλες για την αντικατάσταση του υπάρχοντος γκρίζου υδρογόνου με τις υψηλές εκπομπές του.

ΠΗΓΗ