Ši molekulė gali nešti energiją, reikalingą nešvariam kurui itin taršiose pramonės šakose, kaip antai plieno gamyboje ir laivybos pramonėje, pakeisti, tačiau greitai ją įveiklinti bus sudėtinga.
Ši publikacija yra LRT.lt portalo partnerio „Deutsche Welle“ originalus kūrinys.
Tai yra labiausiai Visatoje paplitęs elementas, vienas iš pagrindinių gyvybės elementų ir kuras, verčiantis žvaigždes skaisčiai liepsnoti.
Tačiau vandenilio, tų nematomų dujų, kurios, ekspertų teigimu, yra kertinis kovos su klimato kaita elementas, trūksta, labai trūksta.
Vandenilis dega švariai ir gali pakeisti nešvarų kurą tokiose pramonės šakose kaip plieno gamyba ir laivyba, kur elektra varomi procesai yra neįmanomi ar per brangūs. Tačiau ši molekulė yra tokia reaktyvi, kad jos praktiškai neįmanoma rasti grynąja forma. Siekdami įvykdyti savo pažadus sustabdyti planetos šilimą, pasaulio lyderiai turi rasti būdų pagaminti daug vandenilio ir greitai.
„Bus labai sudėtinga padidinti atsinaujinančio vandenilio gamybą tokiu greičiu, kokio reikia, kad planeta neatšiltų daugiau nei 1,5 laipsnio Celsijaus“, – sakė Ciuriche įsikūrusiame Šveicarijos federaliniame technologijos institute vandenilį tyrinėjantis Alejandro Nunez-Jimenezas.
Lenktynės dėl švaresnio vandenilio
Ekspertai spalvomis žymi įvairius vandenilio gamybos būdus, nes vieni jų yra švaresni už kitus, ir stipriai nesutaria dėl to, kuriuos iš jų reikėtų palaikyti.
Žaliasis vandenilis gaminamas naudojant elektros energiją iš atsinaujinančių šaltinių ir suskaidant vandens molekulę į vandenilio ir deguonies atomus. Pilkasis vandenilis, kuris sudaro beveik visą šiandien pagaminamo vandenilio kiekį, gaminamas naudojant metano dujas ir garus cheminiame procese, kurio metu išsiskiria anglies dioksidas. Mėlynasis vandenilis gaminamas tuo pačiu būdu, tik anglies dioksidas sugaunamas ir saugomas.
Jei visa žaliojo vandenilio gamyboje naudojama elektra pagaminama hidroelektrinių, vėjo turbinų ar saulės baterijų, gauname kurą, kuris nešildo planetos. Jei inžinieriams pavyks geriau surinkti anglies dioksidą, o dujų įmonės pasirūpins, kad nebūtų metano nuotėkio, mėlynojo vandenilio gamybos išmetamų teršalų kiekis gali būti sumažintas tiek, kad galėtume greičiau pereiti prie švarios ekonomikos.
Tačiau neteisingai vykdoma mėlynojo vandenilio gamyba gali būti taršesnė nei tiesioginis iškastinio kuro deginimas.
„Dėl įvairių veiksnių mėlynojo vandenilio gamybos procesas yra kur kas sudėtingesnis nei atsinaujinančio vandenilio“, – sakė A. Nunez-Jimenezas ir pridūrė, kad kai kuriais atvejais tai gali būti naudinga.
Dėl švarių technologijų subsidijavimo ir atmosferos taršos brangimo vandenilio paklausa smarkiai išaugs. Jungtinėse Valstijose rugpjūtį priimtas klimato įstatymas apmokestina taršą metanu ir numato paskatų surenkantiems anglies dioksidą. Po kelių savaičių Europos Sąjunga paskelbė skirianti 5,2 milijardo eurų finansavimą vandenilio projektams, kurie, tikimasi, paskatins privačias investicijas.
Pasak Tarptautinės energetikos agentūros (TEA), jei visi suplanuoti projektai bus įgyvendinti, mėlynojo ir žaliojo vandenilio gamyba nuo mažiau nei 1 megatonos 2021 m. iki dešimtmečio pabaigos išaugs iki maždaug 20 megatonų. Siekiant iki 2050 m. įgyvendinti nulio emisijų planą, iki 2030 m. šis sektorius turės gaminti 100 megatonų mėlynojo ir žaliojo vandenilio per metus.
Kodėl šiuo metu neįmanoma pagaminti daugiau žaliojo vandenilio?
Gaminant ekologišką vandenilį, kuris šiandien sudaro mažiau nei 1 proc. pasaulio vandenilio produkcijos, iškyla dvi kliūtys. Pirmoji yra susijusi su elektrolizatorių, reikalingų vandeniliui iš vandens išskirti, statyba.
Elektrolizatoriai, skaidantys vandens molekules į vandenilį ir deguonį, statomi rekordiškais tempais. TEA duomenimis, 2020–2021 m. šių įrenginių skaičius išaugo trigubai, tačiau jų vis dar yra gerokai per mažai ir iki išsikeltų klimato tikslų mums dar labai toli.
Šią pramonės sritį taip pat stabdo kelios kliūtys, įskaitant iridžio ir platinos trūkumą. Šie brangūs metalai naudojami kaip cheminės reakcijos katalizatoriai įprasto tipo elektrolizatoriuje.
„Jei šios išlaidos mažės, visos išlaidos mažės“, – teigia vandenilio tyrėja iš Genujos universiteto Italijoje Neethu Varghese.
Tačiau ekspertai sako, kad iššūkio mastą sunku suvokti. Rugsėjį žurnale „Nature“ paskelbtame tyrime teigiama, kad net jei elektrolizės pajėgumai augtų taip pat sparčiai, kaip vėjo ir saulės energija – didžiausios perėjimo prie žalios energijos sėkmės istorijos – žaliasis vandenilis iki 2035 m. patenkintų mažiau nei 1 proc. galutinio energijos poreikio visame pasaulyje.
Vis dėlto mokslininkai rado technologijas, kurios, su tinkama parama, vystosi sparčiau nei atsinaujinančios energijos šaltiniai. Antrojo pasaulinio karo metais JAV gamino naikintuvus neregėtu greičiu. Aštuntajame dešimtmetyje Prancūzija gausiai finansavo savo branduolinę pramonę. O Kinija per dešimtmetį sukoordinavo didžiausio pasaulyje greitųjų geležinkelių tinklo tiesimą.
Laikydamiesi „kritinės situacijos“ požiūrio į žaliąjį vandenilį, politikos formuotojai galėtų pakankamai greitai panaikinti atotrūkį tarp pasiūlos ir paklausos.
Energijos iš atsinaujinančių šaltinių trūkumas
Antroji kliūtis yra švarų procesą užtikrinti galinčios atsinaujinančios energijos kaina ir prieinamumas.
Pasak TEA, daugelyje regionų žaliasis vandenilis galėjo pagal kainą konkuruoti su pilkuoju vandeniliu, po to, kai Rusijos invazija į Ukrainą smarkiai išaugino dujų kainą.
Vis dėlto nėra taip paprasta pastatyti pakankamai vėjo turbinų ir saulės kolektorių, reikalingų žaliajam vandeniliui gaminti. Skaičiavimai, kiek jų reikės iki 2050 m., skiriasi, tačiau „anglies atsisakymas elektros gamyboje ir švaraus vandenilio naudojimas reiškia, kad iš atsinaujinančių šaltinių turėsime gauti 15–20 kartų daugiau energijos nei šiandien“, – sakė nepriklausomas švarių technologijų konsultantas Gniewomiras Flisas.
Anot jo, čia iškyla trys rimtos kliūtys. Pirmoji susijusi su žaliavomis ir gamyklomis, kuriose būtų gaminama tokia techninė įranga, įskaitant turbinų mentes ir saulės kolektorius. Tada susiduriama su vietos gyventojų pasipriešinimu ir planavimą lėtinančiomis taisyklėmis. Ir galiausiai koją kiša didelės energijos kainos, kurios išaugina reikalingos techninės įrangos gamybos išlaidas ir apsunkina paskolų gavimą.
Gelbėjimosi ratas iškastinėms dujoms
Kritikų teigimu, rinkdamiesi žaliąjį vandenilį ir tokiu būdu siekdami sumažinti tam tikrų pramonės sektorių taršumą, politikos formuotojai užtikrina tolesnį iškastinio kuro naudojimą.
Vokietijoje politikai pritarė iškastinių dujų vamzdynų tiesimui ir pastatė suskystintų gamtinių dujų (SGD) terminalus, aiškindami, kad jie yra „paruošti vandeniliui“. Tačiau, G. Fliso teigimu, SGD terminalai turės būti pakeisti, o dujotiekiai greičiausiai turės būti modifikuoti, kad jais būtų galima tiekti vandenilį.
„Nėra tikslu teigti, kad SGD terminalas yra paruoštas vandeniliui per se“, – sakė G. Flisas ir pridūrė, kad jį pritaikyti vandenilio tiekimui yra labai sudėtinga, praktiškai neįmanoma.
Panašių problemų gali kilti ir kituose sektoriuose. Jei žaliojo vandenilio tiekimas strigs, plieno gamintojai, kurie atsisako anglimi kūrenamų krosnių, vietoj to degins iškastines dujas.
Elektrolizatorius gaminančios įmonės „Enapter“ generalinė direktorė Vaitea Cowan sakė, kad politikos formuotojai turi „aiškiai apibrėžti, kas yra atsinaujinantis vandenilis“, nes tai padės pramonei pritraukti finansavimą. Be to, anot jos, jie turi „liautis subsidijavę iškastinį kurą“.
