от Петко Трухчев
Водородът като енергиен източник не е непознат. За двигатели с вътрешно горене, захранвани чрез вода, се говори още от миналия век. Любителите на конспирации твърдят, че горивото на бъдещето е позната технология, но умишлено се прикрива от големите енергийни корпорации.
Факт е, че производството на коли, задвижвани изцяло с водородни клетки, е налице oт няколко години насам, но за да стане масово достъпно са нужни милиарди за инфраструктурни инвестиции. А при вече разработените петролни съоръжения петролът си остава многократно по-евтиното гориво. Затова и първите превозни средства, задвижвани чрез водород, напомнят за проекта Tesla в началото – достъпни само за „клуба на богатите“. В САЩ автомобилите с водородни горивни клетки (без хибриди) са по-малко от 9000 6от общо над 380 млн. леки МПС.
Водородът е със средно 3 пъти по-висок КПД от петрола. Затова и космическите компании се насочват към водоровода. За полет до Луната и до Марс основен проблем е захранването на космическия кораб. Водородът би могъл да осигури повече енергия от използваните в момента ракетни горива. НАСА зарежда ракетите си с горивни клетки с водород, които произвеждат само един остатъчен продукт – вода, която е толкова чиста, че астронавтите могат да я пият.
Водородът е алтернативата на сегашните изкопаеми горива. Той представлява газ, който дори и в инертно състояние е запалим и опасен. Изотопи на водорода се използват в най-мощната досега бомба в историята, тествана от СССР през 1961 г. „Цар бомба“, както я кръщават, е 1000 пъти по-силна от атомната бомба над Хирошима. Дори в европейската стратегия за водорода се признава, че е опасен и поради това трябва да се произвежда, съхранява, транспортира и използва по безопасен начин. В сила са стандарти за безопасност, а ЕС има опит с над 1500 км. изградени тръбопроводи за преноса му. Както при петрола и природния газ, така и при водорода от решаващо значение за безопасната му са системата за наблюдение на транзитните потоци и периодичната проверка на системите за експлоатация. Заради заплахата от хакерски атаки водородната инфраструктура би трябвало трябва да е обект на системите за национална сигурност.
Водородната инфраструктура все още е в начален етап, макар че за преноса му е възможно да се използват вече съществуващи тръбопроводи - като газовите, например. За целта е необходимо да се направи модификация на тръбите или към вече съществуващото трасе да се добавят нови. По този начин при изграждане на водородните съоръжения може да се икономиса значителен инвестиционен капитал. Потвърждава го проучване на Европейската инициатива Gas for climate, което е изчислило, че 2/3 или 69% от вече изградената тръбопроводна транспортна система в ЕС може да се използва за транзит на водород. До 2040 г. трябва да са налични близо 40 000 км. водородна мрежа, която обхваща 21 страни-членки.
България е в процес на изработка на Национална водородна концепция, която бе поръчана от правителството през март тази година. На този етап не е ясно, доколко актуалните транзитни проекти като Балкански поток и интерконектора с Гърция ще залегнат в нея. Ако преносът на водород бъде включен в прогнозните планове за изграждане на нови трасета, това ще спести допълнителни инвестиции, когато водородът навлезе в по-масова употреба, защото няма да се строят изцяло нови тръбопроводи за преноса му. Така например България вече разчита на интерконектора с Гърция да спаси Маришкия басейн, като идеята на правителството е след 2035 г. въглищните централи да работят изцяло на природен газ, за да се намалят въглеродните емисии.
Количествата водород, необходими за климатичния преход, ще се произвеждат по 7 начина, гласи Европейската стратегия за водорода, но не всички съответстват на екологичните стандарти. Еврокомисията признава, че съществува несъответствие между критериите за чист водород, използвани от ЕК и Европейския алианс за чист водород и това обстоятелство може да причини объркване. Така например, 98% oт произвеждания в момента водород се добива чрез енергия от изкопаеми горива – въглища или природен газ Съответно емисиите от парникови газове при този цикъл на производство са високи. А това влиза в противоречие с европейската стратегия за климатична неутралност. Затова Брюксел дефинира като чист водород само количествата, произведени чрез възобновяеми източници.
Но тук възкниква логичният въпрос: могат ли възобновяемите източници да генерират толкова енергия, колкото е необходима за производството на водород? Известно е, че за добиването на 1 л течен водород, използван основно в транспорта, са необходими 2.36 kwh енергия, а за газообразния водород от 2.8 до 3.3 kwh. Водородната стратегия на Еврокомисията преследва целта за нулеви емисии от парникови газове до 2050 г. Това означава производство на чист водород, който да замени всички изкопаеми горива за всички отрасли – при това, произведен само от възобновяеми източници. За да се произвежда водород, който да замени предимно вносните изкопаеми горива, ще са нужни по-големи енергийни мощности от досегашните.
През 2019 г. производството на енергия от ВЕИ в ЕС достигна 19,7% , тоест само 0,3% делят 27-те страни-членки от целта на Брюксел за 20% възобновяема енергия през 2020 г. По-голямо изоставане има в транспорта, където само 8,9% от използвания транспорт е зелен - при цел от 10% към миналата година, сочат данните на Евростат. Но тези данни отчитат само средни стойности, които - като се разделят между отделните страни в Общността - показват значителни диспропорции при постигането на общата цел. Така например в Исландия и Норвегия ВЕИ-енергията е достигнала стойности между 70 и 80%, докато в държави като Нидерландия, Белгия, Люксембург и Малта този дял е под 10%. Под прага 20% са общо 15 държави, сред които енергоемки икономики като Германия, Испания, Италия, Франция.
На пръв поглед изглежда, че някои страни ще трябва да положат сериозни усилия, за да произвеждат чиста енергия към 2050 г. Цифрите пораждат разнопосочни мнения за изпълнението на европейската цел за нулеви въглеродни емисии към 2050 г. В сектор транспорт, например, дневната средна консумация на петрол в ЕС през 2019 е 12,1 млн. барела. Ако към 2050 г. транспортът не разчита на изкопаемите горива, а на водород и електричество, то само за водородните превози ще са нужни около 4 млн. барела водород дневно - като се приеме съотношението на КПД 3:1 спрямо петрола. При средни стойности от 3 kwh за производството за литър течен водород ще e необходимa средна дневна енергия за 636 млн. л, тъй като 1 барел според европейските мерни единици се равнява на приблизително 159 литра. Средно произвежданият ток в ЕС на ден е 7,67 twh или 7,67 млрд. kwh - т..е. за производството на необходимия водород за транспортния сектор ще са нужди почти 2 twh енергия дневно или около 1/3 от всичкия добиван ток в ЕС в момента. Цифрите са условни към днешна дата, тъй като към 2050 г. не е ясно с какви дялове ще е автопаркът в ЕС. Приоритетно се залага на електрически автомобили, но проблем при тях е краткият пробег на батерията с едно зареждане.
За да изпълни целите си за климатична неутралност ЕС ще има нужда да увеличи драстично производствените си енергийни мощности. Водородът не е суровина, а вторичен продукт, за чоето производство е необходима допълнителна енергия. Големите енергийни компании започнаха да планират дългосрочно производствата си като тестват иновационни технологии. Газпром, например, разработва технология за производството на водород от метан - без допълнителни емисии. Руският енергиен гигант разполага с добре изградена транспортна инфраструктура до Азия и Европа. Чрез нея произведеният водород може да се изнася на чужди пазари посредством вече изградената тръбопроводна мрежа за доставки на петрол и природен газ.
Докато квантовият двигател стане алтернатива на топлинния, водородът и зелената енергия ще са водеща тема, когато обсъждаме темата за декарбонизацията. По повече от 60 години учените така и не успяват да стигнат до крайна фаза на разработките на двигател, задвижван от свободна енергия и енергия без суровини.