fbpx
Energie Regenerabilă

Captivați de Hidrogen – cum poate schimba acesta sistemul energetic European

Încântați de hidrogen. Cât de verde poate fi acesta și când vom vedea hidrogenul în "acțiune"

După o lungă așteptare din partea industriei energetice, Comisia Europeană a prezentat cu mare fast „Strategia pentru Hidrogen pentru o Europă neutră din punct de vedere climatic”.

Dar ce este hidrogenul de fapt și de ce a primit atât de multă atenție în decursul ultimilor săptămâni/luni? Doar după ce vom înțelege valoarea acestei surse de energie și rolul pe care o poate avea într-o societate neutră din punct de vedere al carbonului, vom putea aprecia importanța Strategiei lansate de Comisie și rolul pe care îl poate juca primul element din tabelul periodic în schimbarea sistemului energetic atât la nivelul UE cât și la scară globală.

Verde, albastru sau gri - cate feluri de hidrogen sunt si cum sunt produse?

Hidrogenul este o sursă de energie. Însă, pentru a putea profita de energia pe care o încorporează mai întâi acesta trebuie produs. În general există două modalități de a produce hidrogen: electroliză sau din combustibili fosili.

  • Electroliza e procesul care folosește electricitate și apă pentru a produce hidrogenul. Electricitatea poate fi produsă din surse regenerabile (e.g. fotovoltaice sau eoliene), în acest fel putem produce hidrogenul într-un mod sustenabil. De aici și numele – Hidrogenul Verde (Green Hydrogen).
  • De asemenea, hidrogenul poate fi produs și din combustibili fosili. Reformarea metanului cu abur este metoda cea mai populară și rentabilă de a produce hidrogen folosind metanul din compoziția gazului natural ca și materie primă. Hidrogenul produs pe această cale (cu emisii de carbon) este numit adesea Hidrogen Gri (Grey Hydrogen). Dacă hidrogenul este produs din combustibili fosili fără emisii de carbon, acesta este numit Hidrogen Albastru (Blue Hydrogen). Producerea hidrogenlului prin reformarea catalitică a metanului cu abur, folosind în același timp tehnici de captare și stocare a carbonului (CCS), este cel mai promițător proces în acest moment, dar metode alternative, precum piroliza metanului (methan pyrolysis), sunt în curs de dezvoltare. Hidrogenul Albastru nu este sustenabil însă are un conținut redus de carbon.

În funcție de modul de producere, putem avea trei tipuri de hidrogen:

  1. Verde – Produs prin electroliză, având la baze apa și energia provenită din surse regenerabile.
  2. Albastru – Produs din combustibili fosili fară emisii de carbon. 
  3. Gri – Produs din combustibili fosili cu emisii de carbon.

Aplicațiile hidrogenului - unde poate fi util și în ce mod?

Probabil cea mai cunoscută utilizare a hidrogenului este in transport, unde producătorii auto au lansat o serie de modele cu hidrogen ce ar putea concura cu automobilele electrice și ar putea acapara un segment din piața auto în anii următori. Automobilele cu hidrogen pot folosi combustibilul pentru a genera electricitate și ulterior energie mecanică. Însă cu excepția câtorva prototipuri și a unui număr limitat de modele comerciale, lansarea pe scară largă a acestor automobile este extrem de lentă

Trenul Alstom Coradia iLint cu propulsie pe bază de hidrogen

Transporturile pot fi un domeniu extrem de important pentru hidrogen, însă acest tip de energie ar putea fi cu adevărat util în zonele fără acces sau acces precar la electricitate unde hidrogenul ar putea deveni o sursă primară de energie. În termeni practici, hidrogenul se aseamănă gazului natural pentru ca poate fi folosit în cadrul proceselor industriale, pentru încălzirea zonelor rezidențiale sau chiar pentru a alimenta generatoare electrice.

O altă posibilă utilizare importantă pentru acest combustibil ține de stocarea energiei. Depozitarea sau stocarea energiei are o serie de probleme majore cum ar fi costul, masa și raritatea materiilor prime utilizate in confecționarea bateriilor. Cu toate acestea, adevărata problemă ține de faptul că formele de depozitare accesibile la momentul dat (e.g. bateriile lithium-ion) oferă posibilitatea de a depozita energia pe un termen relativ scurt: 1-2 zile.

Pentru a transforma sistemul energetic în unul neutru din punct de vedere al emisiilor de carbon avem nevoie să depășim discrepanțele sezoniere dintre furnizarea din surse regenerabile și cererea de consum.

 

Cu alte cuvinte, sursele regenerabile populare precum fotovoltaicele, au o rată de utilizare mult mai mare în lunile de vară în timp ce consumul de energie este mai mare in lunile de iarna (unul din motive fiind consumul de energie pentru încălzire). Hidrogenul rezolvă aceste deficiențe oferind un instrument de a „transporta” energia produsă (posibil din surse regenerabile) în timpul verii pentru a satisface cererea de energie iarna.

Un alt aspect important de care trebuie să ținem cont este costul de transport al hidrogenului. Astfel infrastructura necesară pentru a transporta hidrogenul e de 10-20 mai ieftină decât cea necesară pentru energia electrică. Mai mult decât atât, este planificată o posibilă refacere a actualului sistem de distribuție a gazelor naturale astfel încât costurile de transport a hidrogenului ar scădea și mai mult. E important de remarcat totuși că există o serie de întrebări în legătură cu ce poate fi refăcut, cum și care sunt costurile.

Cât hidrogen putem produce și în ce mod?

Combinația dintre aplicabilitatea pe scară largă în diferite sectoare socioeconomice, posibilitatea de a fi folosit pentru stocarea energiei, faptul că nu produce emisii dăunătoare (cel puțin hidrogenul verde și cel albastru) și capacitatea de a reduce costurile tranziției energetice sunt unele dintre motivele pentru care hidrogenul a fost supranumit “veriga lipsă a tranziției energetice”. Această realizare a stat la baza deciziei UE de a formula o Strategie de Hidrogen.

Uniunea Europeană și-a declarat deja angajamentul față de decarbonizarea economiei semnând Acordul de la Paris din 2015 și publicând pachetul de politici “Clean Energy for All Europeans” în 2016, sperând ca va reuși să susțină această tranziție prin intermediul electrificării și creșterii cotei energiilor regenerabile. Cu toate acestea devine tot mai clar că această combinație (electrificare și energii regenerabile) nu va permite UE să decarbonizare întreg sistemul energetic, ceea ce a dus la creșterea interesului pentru hidrogen.

Strategia de Hidrogen propune o creștere a cotei hidrogenului în mixul energetic al UE, de la 2% în 2018 la circa 13%-14% până în 2050. Această creștere reprezintă un țel foarte ambițious având în vedere că tranzițiile energetice sunt destul de lente. Pentru a depăși această problemă Comisia își propune să susțină instalarea a 6 GW de electrolizoare ce vor produce hidrogen verde până în 2024, crescând volumul la 40 de GW până în 2030, ceea ce e cu mult mai mult față de cei 1.5-2.3 GW prognozați pentru a fi livrați prin intermediul proiectele aflate în construcție în prezent.

Cota parte planificată pentru hidrogen în funcție de sector. Sursa: Hydrogen Roadmap for Europe.

Această planificare face parte din așa-numita 2×40 Roadmap, care își propune să livreze o capacitate de 40 GW de electrolizoare instalate in UE până în 2030 și încă 40 GW în Africa de Nord și Ucraina. UE își propune în acest mod să asigurs accesul rafinăriilor de petrol, uzinelor de oțel și a altor actori industriali la hidrogenul verde, în același timp punând baza unor centrale de hidrogen care vor servi ca și hub-uri pentru o piață integrată de hidrogen. Aceasta ar urma să se asemene pieței gazelor naturale pe care o avem actualmente, doar că în loc de gaze vom avea hidrogen în conducte. În același timp UE va susține construcția de electrolizoare în Africa de Nord ce ar putea fi folosite pentru procese industriale locale (și eventual pentru exportul de hidrogen către UE). În Ucraina o astfel de strategie ar fi susținută de abundența locală a energiilor regenerabile ce ar permite producția și exportul hidrogenului verde către UE.

Estimările Comisiei arată că o implementare la scară largă a hidrogenului in UE ar presupune investiții cuprinse intre de 320 și 458 miliarde de Euro, această cifră nu ia în calcul și investițiile consumatorilor pentru a putea beneficia de această tehnologie. Adaptarea tehnologică pentru utilizarea pe scară largă a tehnologiei va crește substanțial factura finală deoarece va fi nevoie de o refacere a proceselor industriale, industriei automotive, iar consumatorii casnici vor trebui să investească în infrastructura casnică pentru a facilita utilizarea hidrogenului. În acest context, investițiile necesare sunt imense, dar se pare ca angajamentul de reducere a emisiilor de carbon al cabinetului von de Leyen are sprijinul politic necesar pentru a susține această agendă. Mai mult decât atât, unele state membre au început dezvoltarea unor strategii naționale pentru hidrogen și investesc substanțial in dezvoltarea acestei tehnologii.

Încă în umbra combustibililor fosili.

Atât politicile UE cât și cele naționale susțin dezvoltarea hidrogenului verde, care are un clar potențial comercial. Cu toate acestea, UE, ca și restul lumii, este dependentă puternic de combustibili fosili. Aceștia furnizeză 72% din energia consumată în UE, dependență care susține un sector foarte puternic, atât financiar, cât și politic. La rândul său, acest sector, cel mai probabil va continua să reziste unui model de mix energetic bazat în exclusivitate pe combustibili non-fosili. Chiar dacă aderă la un discurs pentru schimbare, actorii din cadrul industrii combunstibililor fosili vor continua să promoveze practici ce le vor permite să capitalizeze de pe urma exploatării resurselor naturale în modul în care au făcut-o până acum.

Estimare a fluctuațiilor de preț pentru hidrogenului verde pe termen lung. Sursa: IEA, The Future of Hydrogen, Technology report - June 2019.

În acest sens, hidrogenul poate fi “capturat” de interesele producătorilor de combustibililor fosili. Un prim element cheie este prețul, care în moment de față este de €1.5/kg, €2/kg pentru hidrogenul produs din carburanții fosili, luând în calcul și costurile de captare și stocare a carbonului (CCS). Prin comparație, alternativele regenerabile au un preț final ce variază intre €2.5 și €5.5/kg. Nu e de mirare că cei mai mari furnizori de gaze naturale de pe piața UE precum Equinor sau Gazprom, dezvoltă strategii, finanțează programe de cercetare și dezvoltare cu scopul de a acapara o cotă importantă din viitoarea piață a hidrogenului. Economiile de scară și dezvoltarea tehnologică vor reduce în mod cert prețutile pentru hidrogenul gri și albastru, punând presiune constantă pe alternativa hidrogenului verde.

Comisia subliniază importanța hidrogenului regenerabil in Strategia sa, însă în același timp aceasta recunoaște că hidrogenul gri (cu emisii de carbon) sau cel albastru (decarbonizat), ambele având la baza carburanți fosili, pot juca un rol important în sectorul energetic al UE în anii ce urmează. Strategia încearcă să susțină expansiunea hidrogenului indiferent de modul in care producătorii reușesc să îl obțină presupunând că în timp variantele regenerabile de producția a hidrogenului vor substituie pe cele în baza combustibililor fosili.

În timp ce prețurile pentru combustibilii fosili sunt în scădere pe plan global, facilitând în acest fel producția de Hidrogen Albastru sau Gri, prețurile Hidrogenului Verde sunt dependente de scăderea prețurilor la electrolizor și de creșterea ponderii energii regenerabile în mixul energetic. E nevoie mai degrabă de un surplus de energie electrică venind din surse regenerabile pentru ca producția hidrogenului să poate absorbi acest surplus. Fără acest surplus de energie regenerabilă și respectiv o scădere a prețurilor la energie electrică, electrolizorii nu sunt sustenabili din punct de vedere economic. Uniunea Europeană ar putea contribui la rezolvarea problemei prin susținerea energiilor regenerabile, însă putem vedea că investițiile în acest segment sunt în scădere recent. Fără o accelerare a producției din surse regenerabile UE va trebui în continuare să se bazeze pe hidrogenul albastru (în cel mai bun caz), împiedicând în acest fel scopul ambițios setat de Strategia pentru hidrogen de a folosi hidrogenul pe bază de hidrocarburi numai ca și o etapă intermediară în vederea implementării hidrogenului verde.

Strategia de Hidrogen își propune să asigure un sprijin adițional pentru hidrogenul verde prin intermediul sistemului de garantare a originii. Logica din spatele acestui sistem e de a avea anumiți consumatori care vor solicita diferite forme de hidrogen sa fie incluse în mixul energetic de consum. Autoritățile ar putea solicita de exemplu ca producătorii de oțel să incorporeze în mixul energetic de consum cel puțin 30% hidrogen verde. Totuși, susținerea și eficiența acestei măsuri rămân a fi testate in timp.

Implicațiile geopolitice locale și regionale rămân încă neclarificate.

În primul rând, Strategia pentru Hidrogen nu menționează doua aspecte cruciale pe care le provoacă: creșterea controlului supranațional asupra piețelor energetice și riscul deteriorării relațiilor geo-politice în regiune. Tratatul de la Lisabona divizează competențele legate de energie între Comisia Europeană și statele membre. Totuși, Comisia și-a propus clar să conducă politica privind hidrogenul, ceea ce o va pune în poziție să controleze dezvoltarea a două surse de energie (energia electrică și hidrogenul) ce vor constitui principala sursă de energie pentru Uniunea Europeană în viitorul apropiat. Nu este foarte clar ce tensiuni poate crea acest control, mai ales în contexul în care statele membre au propriile strategii de hidrogen (vezi e.g. Germania) și vor continua să își protejeze cu atenție suveranitatea asupra sistemului energetic.

În al doilea rând, Strategia pentru Hidrogen nu ia în calcul complexitatea politicii externe prin simplu fapt că omite să vorbească despre elefantul din încăpere: Rusia. Comerțul cu gaze naturale a avut o importanță crucială în stabilizarea relațiilor dintre UE și Rusia. Această stabilitatea actuală poate fi amenințată de o producție domestică de hidrogen verde. Încă nu este foarte clar cum vor răspunde părțile implicate, mai ales având în vedere că Gazpromul a început să investească masiv in Hidrogenul Albastru, dorind să își mențină cota parte din piața combustibililor gazoși și a susține status quo-ul existent. De cealaltă parte, factorii de decizie Europeni au semnalat în numeroase rânduri dependența blocului de hidrocarburile importate din Rusia. Cu toate acestea nu au fost capabili să reducă într-un mod substanțial volumele importate. Aceste dinamici indică existența tensiuniulor geo-politice care pot prezenta un obstacol în calea tranziției de la hidrogenul albastru la cel verde.

Conducte care furnizeaza gaz in Europa

În concluzie

Hidrogenul este una din prioritățile majore pe agenda factorilor de decizie și în centrul atenției sectorului energetic European. Strategia pentru Hidrogen a Comisiei oferă credibilitate ideiei că hidrogenul ar putea juca un rol important în viitorul energetic al UE . Odată cu scăderea prețurilor pentru energii regenerabile și o dorință politică de a decarboniza UE, este foarte probabil că “renașterea” acestui combustibil nu va rămâne doar o strategie. Cu toate acestea, energiile regenerabile sunt în competiție directă cu combustibilii fosili pentru produce hidrogen. Rămâne de văzut dacă Comisia va reuși să intreprindă acțiunile necesare pentru a ajuta Hidrogenul Verde să surclaseze alternativele bazate pe hidrocarburi. Având în vedere structura sistemului energetic European, bazată pe consumul de combustibili fosili, această luptă va fi una dificilă, dar în mod cert e o luptă pe care atât factorii de decizie cât și societatea Europeană nu ar trebui sa o evite.

Acest articol a fost publicat initial pe https://masfelfok.hu/

John Szabo

Este doctorand la Universitatea Central Europeană (CEU), în Departamentului de Științe și Politici pentru Mediu. De asemenea, Szabo este “Junior Fellow” în cadrul Institutului de Economie Globală din cadrul Centrului pentru Studii Economice și Regionale al Academiei Maghiare de Științe.