В битка за зеления водород: Кой води в надпреварата при производството?

Зеленият водород, въпреки безспорната му роля в беземисионната икономика, остава зараждаща се технология, която предизвика много дебати. Въпреки че не е противоречиво да се каже, че ще е необходимо до известна степен да се знае, че чрез тази технология светът ще се декарбонизира - и в кои сектори и конкретни случаи на приложение ще се прилага.

Зеленият водород може да помогне за задвижването на превозни средства с горивни клетки и често се смята, че е най-добре свързан с корабоплаването и товарните сухопътни превозни средства и авиацията. Може да се използва и за голямо разнообразие от промишлени цели - промишлеността се предполага, че ще бъде основен клиент за зелен водород, а заедно с това ще може да се използва и за отопление. По-специално, това зелено гориво се счита за полезно за енергоемки отрасли като керамичната, стоманената и циментовата промишлености.

Зеленият водород се получава чрез електролиза, по време на която електрически ток се използва за отделяне на водорода от кислорода във водата. Този електрически ток се доставя от възобновяеми генератори, обикновено - макар и не винаги - слънчеви и вятърни централи. Зеленият водород се различава от другите форми на водорода поради това, че се произвежда с възобновяеми източници. Въпреки че синият водород, който се произвежда от въглеводороди, но включва улавяне и съхранение на въглерод (CCS) и също е въглеродно неутрални. В надпреварата за лидерство на зеления водород сега се състезават три пазара. Те са Европа, Австралия и Близкия изток и се възползваха или от благоприятна политическа среда, от големи ангажименти по проекти или от комбинация от двете.

Но как точно е постигнато това и каква е ролята на слънчевата енергия в това?

Успешната история за соларите и зеления водород

Има редица примери за проекти за зелен водород, които включват слънчева енергия по целия свят. В Шотландия слънчевата енергия трябва да бъде свързана с 10MW електролизатор и вятърна енергия като част от проект, ръководен от подразделението на Iberdrola ScottishPower Renewables, специалиста по газ BOC и ITM Power.

В Сингапур дружеството Renewable Energy Integrator Demonstrator е направил инсталация с микрорешетка, съчетаваща слънчева с водород, вятър, топлинна енергия и технологии за съхранение, изградена от Engie и Nanyang Technological University.

Междувременно слънчеви гиганти като гореспоменатата Iberdrola излязоха на сцената, като испаннската компания обяви създаването на ново бизнес дружество, посветено на зеления водород. Това се случи през септември 2020 г. В момента тя работи по проект, който ще бъде разположен в Пуертолано , южна Испания, която включва 100 MW соларна централа в комбинация с литиево-йонна батерия и система за електролиза.

Но какво прави слънчевата енергия полезна технология за осигуряване на мощност на електролизатора над други форми на възобновяеми източници? Един фактор, който може да повлияе на използването едновременно и на двете технологии, е ценообразуването, което в страни като Испания и Португалия затруднява прокарването на повече слънчева енергия в електросистемата. Причината е, че тези пазари вече са силно наситени със слънчева енергия.

Претоварването на мрежата с ВЕИ енергия е нещо, което може да бъде преодоляно чрез сдвояване на слънчевата енергия с електролизатор и „директно производство на водород в часове, когато слънцето грее“, според старши търговския мениджър на Aurora Energy Research Александър Есер.

Експертът предполага, че слънчевата енергия ще има по-голямо значение, когато става въпрос за производство на зелен водород, поради нуждите от внос на страни с голямо търсене от индустрията като Германия. Те ще търсят внос на зелен водорд от южни страни като Испания и Португалия. Тези страни ще „изиграят голяма роля“ в производството на водород и износа му в Северна Европа, което ще бъде „големият скок“ за слънчевата енергия поради високите ѝ производствени нива, наблюдавани в тези страни.

Вносът обаче ще идва не само от други райони на Европа. Австралия обедини усилията си с Германия за финансиране на проект за проучване и осъществимост на производството, съхранението, транспортирането и използването на водород от възобновяеми енергийни източници, като проектът разглежда конкретно износа на зелен водород от Австралия в Германия.

Всъщност Австралия се гордее със статута си на водеща в износа на зелен водород. Страната е е подписала сделки с Япония, Южна Корея и Сингапур, въпреки че партньорството с Германия е първото, което изследва износа за европейска държава.

Коментирайки по време на това събитие, министърът на енергетиката на Австралия Ангус Тейлър заяви, че Австралия има „естествено конкурентно предимство да бъде световен лидер в износа на водород“, като износът при водородния сектор се очаква да допринесе за около 11 млрд. австралийски долара годишно допълнително БВП до 2050 г.

Наред с потенциала за внос, друг двигател за слънчевата енергия, когато става въпрос за зелен водород, ще бъде, че често има ограничения при получателите на зеления водород. Есер дава за пример стоманодобивна фабрика, заявявайки, че в случаи като този „често е най-лесно да се построи слънчева ферма до площадката за стоманопроизводство, за да се произвежда след това водородът“, описвайки това като „голямото предимство на съвместно локално равнище“.

Ползите от слънчевата енергия обаче са силно зависими от местоположението. В пустинните страни слънчевото греене е предсказуемо и следва ежедневен модел, което означава, че слънчевата централа  е благословена с висок фактор на натоварване.

В страни като Великобритания слънчевата енергия има коефициент на натоварване около 15% в сравнение с офшорния вятър, който може да достигне коефициент на натоварване 50%, според ръководителя на стратегията на Siemens Energy UK & Ireland Матю Найт. Той описва коефициента на натоварване на доставката на електроенергия като „най-големият двигател на разходите за производство на водород от електролизатори“. Компанията участва в проекта H2Future в Австрия, който работи от 2017 г. За него има изградена 6MW система за протонна обменна мембранна електролиза, инсталирана в стоманодобивната фабрика Voestalpine Liz, която започна търговска експлоатация през 2019 г.

Що се отнася до енергийните разходи, и по-специално слънчевата енергия, все още изглежда малко неясно каква цена ще трябва да генерира, за да стане наистина жизнеспособен зеления водород. Докато Найт казва, че трябва да бъде „възможно най-ниско“, той предполага, че е „трудно да се каже“ окончателна цифра.

Кристиан Фо Дук, управляващ директор на Smartenergy за H2 проекти, предполага, че € 50 / MWh е „от по-високата страна и стойността не е достатъчна за всички случаи“ и че €30 / MWh е цената, която се приема за бенчмарк днес. Въпреки това, цените, които са под € 20 / MWh или дори € 15 / MWh, вероятно ще бъде реално достижими през следващите пет до десет години. Въпреки търг в Португалия, който постигна рекордни нива с цени от € 13,9 / MWh, „няма самостоятелни бизнес казуси, които днес наистина да работят на тази цена“, добави той. „Ако го разгледате, никой в момента - дори при хубавото слънце на Португалия - не може да оперира с тези 13,9 евро“, смята Фо Дюк, цитиран от PV Tech.