W świecie, w którym ceny energii stale rosną a niezależność energetyczna jest kluczową kwestią poruszaną w wielu państwach Europy i świata, stale trwają badania nad alternatywnymi źródłami energii, które będą jednocześnie efektywne energetycznie jak i przyjazne dla środowiska naturalnego. Wielu zwolenników zyskał najlżejszy z pierwiastków chemiczny – wodór. Pozyskanie wodoru nie jest jednak takie oczywiste i istnieje na to kilka sposobów ale czy każdy z nich jest przyjazny dla środowiska?
Dlaczego wodór?
Wodór jest jednym z najpowszechniejszych pierwiastków we wszechświecie. Ma najmniejszą masę atomową i łatwo tworzy związki chemiczne z większą ilością niemetali. W warunkach standardowych występuje jako cząsteczka H2. Jest gazem bezwonnym, bezsmakowym i nietoksycznym ale za to łatwopalnym i dlatego należy zachowywać przy nim szczególną ostrożność. W celach energetycznych jest stosowany za pomocą ogniw paliwowych, które już dziś możemy spotkać na rynku motoryzacyjnym. Wodór charakteryzuje się najwyższą wartością ciepła właściwego ze wszystkich gazów 14,195 kJ/(kgK) oraz bardzo dużą wartością opałową 120 MJ/kg (dla porównania dla węgla wartość opałowa to 20MJ/kg a dla ropy naftowej 11,6 MJ/kg).
Rodzaje i pozyskiwanie wodoru
Ze względu na to, że wodór prawie nie występuje w stanie wolnym niezbędne jest pozyskanie go. Może się to odbywać na kilka sposobów. Naukowcy ze względu na źródło pozyskania oraz towarzyszące temu technologie wyróżniają nawet 9 rodzajów wodoru, które oznaczane są kolorami.
Wodór szary – pozyskiwany w procesie reformingu gazu ziemnego (metanu) lub innych węglowodorów powstałych za pomocą rafinacji ropy naftowej. Tak wyprodukowany wodór najczęściej stosuje się w przemyśle petrochemicznym, spożywczym lub metalurgicznym.
Wodór zielony – pozyskiwany za pomocą elektrolizy wody z wykorzystaniem tylko i wyłącznie odnawialnych źródeł energii do produkcji energii elektrycznej. Jest najbardziej pożądanym rodzajem wodoru ze względu na zeroemisyjność
Wodór niebieski – jest produkowany z wykorzystaniem paliw kopalnych lecz w odróżnieniu od wodoru szarego przy jego pozyskaniu stosuje się metody wychwytu dwutlenku węgla CCS lub CCU. Niegdyś uwazany za najbardziej ekonomiczny lecz dziś coraz częściej się to kwestionuje się ze względu na koszty energi i sprzętu niezbędnego do wychwycenia i sprężenia CO2.
Wodór turkusowy – jest otrzymywany za pomocą pirolizy metanu lub tworzyw sztucznych. W odróżnieniu od wodoru szarego, który również jest pozyskiwany z gazu ziemnego proces ten nie wymaga spalania paliw kopalnych lecz opiera się na cieple wytwarzanym przez energie elektryczną. Jest to stosunkowo nowa i ciągle rozwijana metoda.
Wodór fioletowy – pozyskiwany za pomocą elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej pochodzącej z elektrowni atomowej. Jest zeroemisyjny. Obecnie nie jest to komercyjny sposób pozykania wodoru. Często nazywany wodorem różowym.
Wodór biały – pozyskiwany za pomocą naturalnych źródeł geologicznych.
Wodór żółty – często jest kwalifikowany jako podtyp wodoru zielonego ponieważ pochodzi z elelktolizy z wykorzystaniem energii słonecznej.
Wodór brązowy – wytwarzany w procesie gazyfikacji węgla brunatnego
Wodór czarny– wytwarzany w procesach eksploatacji węgla kamiennego.
Dlaczego nie zawsze energia z wodoru jest przyjazna dla środowiska?
O ile sam wodór wykorzystywany w ogniwach paliwowych nie powoduje emisji szkodliwych dla atmosfery substancji to problem pojawia się na poziomie pozyskania wodoru.
Dzieje się tak dlatego, że 96% pozyskanego wodoru pochodzi z paliw kopalnianych a tylko 4% z procesu elektrolizy przez to produkcja tego gazu cechuje się wysoką emisją dwutlenku węgla (przy reformingu węglowodorów jest to 9-12 CO2/kg H2).
Przyjazną dla środawiska alternatywą może być proces elektrolizy jednak i tu sytuacja nie jest taka prosta, ponieważ proces ten wymaga bardzo dużej ilości energii elektrycznej, która również powinna być produkowna w ekologiczny sposób. Wodór zielony zapewnia takie rozwiązanie jednak problemem jest fakt, że odnawiale źródła energi nie produkują energii elektrycznej w sposób ciągły, ponieważ ani słońce nie świeci całą dobę a farmy wiatrowe mają nieregularne parametry pracy.
Intensywne badania i zainteresowanie ogniwami paliwowymi napędzanymi wodorem dają jednak nadzieję, że uda rozwinąć się metody pozyskiwania tego gazu w sposób co najmniej neutralny dla środowiska naturalnego.
Masz pytania odnośnie pozyskiwania wodoru? Napisz do nas i dowiedz się jakie projekty realizujemy!