Dlaczego różowy wodór produkowany przy użyciu energii jądrowej może odgrywać dużą rolę

Cena Od Tesla Elon Musk na przewodniczącego Komisji Europejskiej Urszuli von der Leyen, w ciągu ostatnich kilku lat wiele znanych nazwisk mówiło o roli, jaką wodór może — lub nie — odgrywać w przejściu planety do bardziej zrównoważonej przyszłości.

Musk ma wyraził sceptycyzm o przydatności wodoru, ale wielu uważa, że ​​może on pomóc obniżyć emisje w wielu sektorach, w tym w transporcie i przemyśle ciężkim.   

Podczas gdy wokół wodoru i jego znaczenia jako narzędzia w zabezpieczaniu niskoemisyjnej przyszłości jest dużo szumu — temat ten jest generowany dużo dyskusji w ostatnich miesiącach — zdecydowana większość jego produkcji nadal opiera się na paliwach kopalnych.

Rzeczywiście, zgodnie z Raport śledzenia z września 2022 r z Międzynarodowej Agencji Energii niskoemisyjna produkcja wodoru w 2021 r. stanowiła mniej niż 1% światowej produkcji wodoru.

Jeśli ma odgrywać jakąkolwiek rolę w planowanej transformacji energetycznej, wytwarzanie wodoru musi się zmienić w dość duży sposób.   

„Pierwszą rzeczą do powiedzenia jest to, że wodór tak naprawdę nie istnieje naturalnie, więc musi być produkowany” – powiedziała Rachael Rothman, współdyrektor Grantham Center for Sustainable Futures na University of Sheffield.

„Ma duży potencjał, aby pomóc nam w dekarbonizacji w przyszłości, ale przede wszystkim musimy znaleźć niskoemisyjne sposoby jej produkcji” – powiedziała, dodając, że różne metody produkcji „oznaczono różnymi kolorami”.

„Około 95% naszego dzisiejszego wodoru pochodzi z reformingu metanu z parą wodną i wiąże się z dużym śladem węglowym, i to jest tak zwany„ szary ”wodór”, powiedział Rothman CNBC.

Według firmy energetycznej szary wodór jest National Grid, „utworzony z gazu ziemnego lub metanu”. Mówi, że gazy cieplarniane są związane z tym procesem nie są schwytane, stąd ślad węglowy, o którym mówi Rothman.

Dominacja takiej metody jest wyraźnie sprzeczna z celami zerowymi netto. W rezultacie jako alternatywy przedstawia się obecnie szereg źródeł, systemów i kolorów wodoru.

Należą do nich zielony wodór, który odnosi się do wodoru wytwarzanego przy użyciu odnawialnych źródeł energii i elektrolizy za pomocą prądu elektrycznego rozszczepianie wody na tlen i wodór.

Z drugiej strony niebieski wodór wskazuje na wykorzystanie gazu ziemnego — paliwa kopalnego — oraz wykorzystanie i składowanie wychwytywania dwutlenku węgla. Tam było naładowana debata wokół roli, jaką niebieski wodór mógłby odegrać w dekarbonizacji społeczeństwa.

Obok niebieskiego i zielonego kolorem zwracającym uwagę jest różowy. Podobnie jak zielony wodór, jego proces obejmuje elektrolizę, ale jest zasadnicza różnica: różowy wykorzystuje energię jądrową.

„Jeśli podzielisz… wodę, otrzymasz wodór i tlen” – powiedział Rothman. „Ale rozszczepienie wody wymaga energii, więc różowy wodór polega na rozszczepianiu wody za pomocą energii pochodzącej z energii jądrowej”.

Oznacza to, że „cały system jest niskoemisyjny, ponieważ… nie ma węgla w wodzie… ale także źródło energii jest również bardzo niskoemisyjne, ponieważ jest jądrowe”.

Oprócz elektrolizy Rothman zauważył, że energia jądrowa może być również używana z czymś, co nazywa się cyklem termochemicznym.

To, wyjaśniła, wykorzystało bardzo wysokie temperatury do rozbicia wody na tlen i wodór. 

Różowy wodór ma już kilku potencjalnie znaczących zwolenników. Należą do nich EDF Energy, która wpadła na pomysł produkcji wodoru w Sizewell C, 3.2-gigawatowej elektrowni jądrowej planowanej dla Wielkiej Brytanii

„W Sizewell C badamy, w jaki sposób możemy produkować i wykorzystywać wodór na kilka sposobów” — powiedział — czytamy na stronie internetowej firmy. „Po pierwsze, może pomóc obniżyć emisje podczas budowy elektrowni”.

„Po drugie, kiedy Sizewell C zacznie działać, mamy nadzieję wykorzystać część wytwarzanego przez niego ciepła (obok energii elektrycznej) do wydajniejszego wytwarzania wodoru” — dodaje.

EDF Energy, która jest częścią międzynarodowego koncernu Grupa EDF— napisano w oświadczeniu wysłanym do CNBC: „Wodór wytwarzany z energii jądrowej może odegrać istotną rolę w transformacji energetycznej”.

Firma przyznała również, że sektor i jego rozwój stoją przed wyzwaniami.

„Wodór jest obecnie stosunkowo drogim paliwem, dlatego kluczowym wyzwaniem dla niskoemisyjnego wodoru elektrolitycznego, niezależnie od tego, czy jest wytwarzany z energii odnawialnej, czy jądrowej, jest obniżenie kosztów produkcji” – napisano.

Wymagało to „polityki wspierającej, która zachęca do inwestowania we wczesne projekty produkcji wodoru i zachęca użytkowników do przejścia z paliw kopalnych na wodór niskoemisyjny”.

„Rozwój rynku niskoemisyjnego wodoru zapewni korzyści skali i „uczenie się przez działanie”, co pomoże obniżyć koszty produkcji”.

Chociaż istnieje podekscytowanie rolą, jaką energia jądrowa mogłaby odegrać w produkcji wodoru i szerszej transformacji energetycznej — na przykład MAE twierdzi, że energia jądrowa ma „znaczący potencjał przyczynienia się do dekarbonizacji sektora energetycznego” — jest rzeczą oczywistą, że nie jest to preferowane przez wszystkich .

Krytycy obejmują Greenpeace. „Energia jądrowa jest reklamowana jako rozwiązanie naszych problemów energetycznych, ale w rzeczywistości jest złożona i niezwykle kosztowna w budowie”, mówi organizacja ekologiczna. „Tworzy również ogromne ilości niebezpiecznych odpadów”.

Wielobarwna przyszłość?

Podczas wywiadu dla CNBC Rothman z University of Sheffield mówiła o szerszym obrazie i roli, jaką mogą odgrywać różne rodzaje wodoru. Czy kiedykolwiek zobaczymy czas, w którym poziom niebieskiego i szarego wodoru spadnie do zera?

„To zależy od tego, jak długo patrzysz na ramy czasowe” – powiedziała, dodając, że „w idealnym świecie ostatecznie spadną bardzo nisko”.

„Ostatecznie idealnie pozbylibyśmy się całego szarego wodoru, ponieważ szary wodór ma duży ślad węglowy i musimy się go pozbyć” – powiedział Rothman.

„Ponieważ ulepszamy wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla, może istnieć miejsce na niebieski wodór, a to jeszcze nie zostało ocenione, w zależności od… rozwoju sytuacji”.

„Różowy i zielony, o których wiemy, że musi być miejsce, ponieważ tam naprawdę dostajesz niskoemisyjny [wodór] i wiemy, że tak powinno być, można się tam dostać”.

Fiona Rayment, główny naukowiec w brytyjskim National Nuclear Laboratory – które, podobnie jak EDF Energy, jest członkiem stowarzyszenia handlowego Hydrogen UK – podkreśliła, jak ważne jest posiadanie szeregu opcji dostępnych w nadchodzących latach.

„Nie można lekceważyć wyzwania związanego z zerem netto; będziemy musieli objąć wszystkie źródła niskoemisyjnego wytwarzania wodoru, aby zastąpić naszą zależność od paliw kopalnych” – powiedziała CNBC.

Chociaż wiele mówi się o używaniu kolorów do rozróżniania różnych metod produkcji wodoru, toczy się również ożywiona dyskusja na temat tego, czy taki system klasyfikacji w ogóle powinien istnieć.

„Chcemy wodoru niskoemisyjnego” – powiedział Rothman. „I wiem, że istnieje wiele nieporozumień związanych z różnymi kolorami i słyszałem, jak niektórzy ludzie mówią…„ dlaczego w ogóle mamy kolory, dlaczego nie mamy tylko wodoru i wodoru niskoemisyjnego?

„Ostatecznie ważny jest bit o niskiej zawartości węgla, a zarówno różowy, jak i zielony by to zrobiły”.