Учени: Зеленият водород губи смисъла си, ако има изтичане в атмосферата при преноса

Докато правителствата и енергийните компании правят големи залози за така рекламираното гориво на бъдещето, някои учени казват, че липсата на данни за течове и потенциалната вреда, която те биха могли да причинят, е сляпо петно при зараждащата се индустрия. Най-малко четири проучвания, публикувани тази година, казват, че водородът губи своето екологично предимство, когато проникне в атмосферата. Двама учени споделиха пред агенция Ройтерс, че ако 10% от водорода бъдат изпуснати по време на производството, транспортирането, съхранението или употребата му, то ползите от използването на зелен водород пред изкопаемите горива ще бъдат напълно заличени. Правителствата обаче продължават с финансовата подкрепа за индустрията. Съединените щати включиха милиарди долари данъчни кредити за зелен водород в своя Закон за намаляване на инфлацията, а Европейският съюз одобри 5,2 млрд. евро субсидии за проекти за зелен водород през септември.

Учените казват, че проблемът с водорода е, че когато изтича в атмосферата, той намалява концентрацията на молекули, които унищожават парниковите газове, които вече са там, потенциално допринасяйки за глобалното затопляне. Те казват, че липсата на технология за наблюдение на изтичане на водород означава, че има пропуски в данните и са необходими повече изследвания, за да се изчисли нетното въздействие върху глобалното затопляне, преди да се вземат окончателни инвестиционни решения. Колумбийският университет, Фондът за защита на околната среда, съвместен проект на университетите в Кеймбридж и Рединг и консултантската компания Frazer-Nash са публикували проучвания за риска от течове, които подкопават ползите за климата от зеления водород.

„Нуждаем се от много по-добри данни. Имаме нужда от много по-добри устройства за измерване на изтичането и се нуждаем от регулиране, което действително налага измерването на изтичането“, каза Ан-Софи Корбо, изследовател в Центъра за глобална енергийна политика на Колумбийския университет. Изчислено е, че нивата на изтичане могат да достигнат до 5,6% до 2050 г., когато водородът се използва по-широко в световната индустрия.

Норвежкият институт за изследване на климата CICERO също работи от три години и половина върху проучване, което трябва да приключи през юни 2024 г. То е за въздействието на водородните емисии върху парниковите газове. Мария Санд, която ръководи изследването, каза, че има голяма празнина в науката в това направление. „Трябва да сме наясно с изтичането, имаме нужда от някои отговори“, каза Санд. „Има голям потенциал за водорода, просто трябва да знаем повече, преди да направим големия преход.

Премереен подход

Водородът, използван сега в петролните рафинерии, химическите фабрики и производството на торове, се произвежда от природен газ в процес, който създава и въглероден диоксид. Зеленият водород пък идва чрез използване на възобновяема енергия за разделяне на водата с електролизатор, без да се произвеждат парникови газове. Основната привлекателност на използването на водород като гориво е, че основният страничен продукт е водна пара, заедно с малки количества азотни оксиди, което го прави много по-малко замърсяващ от изкопаемите горива. Това е само ако се приеме, че не се просмуква в атмосферата.

Течовете са един от многото проблеми, които пречат на приемането на зелен водород, освен високите разходи, опасенията за безопасността и необходимостта да се инвестира в достатъчно възобновяема енергия за производството му, както и в инфраструктурата за съхранение и транспортиране на безцветния газ.

Миналата седмица Брюксел призова за кандидатстване за финансиране за повече изследвания на рисковете, свързани с широкомащабното внедряване на водород. ЕК поиска изследването да покаже как водородът може да намали глобалното затопляне чрез замяна на изкопаемите горива, но също и как може да допринесе за глобалното затопляне в случай на изтичане.

Междувременно проучването на Фонда за защита на околната среда призова правителствата и бизнеса първо да съберат данни за нивата на изтичане на водород, след това да определят къде рисковете са най-високи и как да ги смекчат, преди да изградят необходимата инфраструктура.

Докладът на Фрейзър-Неш също отбеляза как трябва да се вземат предвид мерки за предотвратяване на изтичането на водород, а тези инвестиции и проучвания ще доведат до по-големи предварителни разходи и харчове за поддръжка на системите.

„Колкото повече знаем за това как да го произвеждаме по устойчив начин заедно с необходимото регулиране и управление, толкова повече струва продуктът и следователно това ограничава употребата му. Освен ако няма алтернатива“, каза Ричард Лоус, старши сътрудник в мозъчния тръст The Regulatory Assistance Project.

Зелен потенциал

Учени и анализатори казват, че тъй като молекулите на водорода са много по-малки и по-леки от тези в метана, те са по-трудни за задържане. Въпреки че не се очаква потенциалното изтичане на водород да бъде в такъв мащаб, че да провали всички зелени планове за водород, всяко просмукване би подкопало неговите ползи за климата, смятат експертите.

Почти 300 проекта за зелен водород са в процес на изграждане или са стартирали по целия свят, но по-голямата част от тях са малки демонстрационни инсталации, показват данни на Международната енергийна агенция. Най-големият е в Китай, където Ningxia Baofeng Energy Group използва зелен водород, произведен от слънчева енергия, за производството на нефтохимикали като полиетилен и полипропилен.

Консултантската компания DNV прогнозира, че зеленият водород ще трябва да задоволи около 12% от световното енергийно търсене до 2050 г., за да постигне целите на Париж относно климата. Въз основа на текущия темп на развитие и моделирането на DNV за бъдещо усвояване, светът е на път да достигне само около 4% обаче, уточняват консултантите.

Дейвид Себон, професор по машинно инженерство в университета в Кеймбридж, каза, че 4% може да са само това, което е „управляемо“, като се има предвид огромното количество възобновяема енергия, необходима за производството на достатъчно зелен водород.

За да се замени мръсният водород, използван сега в рафинерии, торове и химически заводи, ще е необходимо почти двойно повече електроенергия, произведена от всяка вятърна турбина и слънчев панел по света, и това е преди зеленият водород да се използва за нещо друго, като производство на стомана, транспорт или отопление, категоричен бе Себон.

Все пак ЕС обмисля стимули за използване на екологичен водород в транспорта, докато страни като Южна Корея, Япония и Китай имат цели за превозни средства с водородни горивни клетки.

Течащи тръби

Индустрията за изкопаеми горива се надява, че водородът в крайна сметка може да се движи през съществуващата инфраструктура, като газопроводи и терминали за внос и износ на втечнен природен газ.

Водородът не е бил наблюдаван за изтичане в миналото и по-голямата част от използвания сега газ без мирис се произвежда там, където се консумира. Но има планове той да стане тръбопроводен и транспортиран на огромни разстояния.

Около 1% от природния газ, който е предимно метан, преминаващ през европейската инфраструктура, изтича, но процентите са по-високи в някои страни, включително Русия, сочат данни на анализатори и сателитни изображения на течове.

„Има много неща, които не знаем за водорода“, каза Санд от норвежкия CICERO. „Все още не знаем дали можем да предположим, че ще се държи по същия начин като метана.“ Първоначалните резултати от тестове в тръбопроводи в изследователския обект на DNV Spadeadam в Северна Англия показаха, че водородът изтича на същите места и със същите скорости като природния газ.

Компаниите, работещи по проекти за зелен водород, казват обаче, че е необходимо внимателно наблюдение. След като водородът навлезе в тръбопроводите, той може да отслаби металните тръби, което може да доведе до напукване. Водородът също е много по-експлозивен от природния газ, което може да създаде проблеми с безопасността.

Енергийният гигант BP, който планира да изгради множество проекти за зелен водород, включително съоръжение във Великобритания, което трябва да започне през 2025 г., известно като HyGreen Teesside, заяви, че разработва системи за наблюдение на течове.

„Ние наистина искаме да положим усилия сега, за да оценим колко ниско можем да поддържаме нивото на изтичане по веригата на стойността и това ще бъде критичното важно“, каза Фелипе Арбелаез, старши вицепрезидент за улавяне на водород и въглерод в BP.