διοξειδίου του άνθρακα, βιομηχανική πρώτη ύλη και μέσο αποθήκευσης ενέργειας το καθιστά απαραίτητο για την επίτευξη των στόχων μείωσης των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου που ορίζονται στη συμφωνία του Παρισιού. Αναπτύσσοντας τεράστια έργα υδρογόνου χαμηλών εκπομπών άνθρακα, οι Ευρωπαίοι ελπίζουν να μειώσουν το κόστος με οικονομίες κλίμακας, αναφέρει το cen.acs.org.
Ωστόσο, τέτοια έργα αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις. Κανένα από τα δύο είδη υδρογόνου χαμηλού άνθρακα - πράσινο υδρογόνο, κατασκευασμένο με ηλεκτρολύση νερού με ανανεώσιμη ενέργεια, και μπλε υδρογόνο, κατασκευασμένο με αναμόρφωση του μεθανίου και αποθήκευση του υποπροϊόντος άνθρακα - δεν έχει παραχθεί προηγουμένως στην κλίμακα εκατομμυρίων τόνων . Και υπάρχει αβεβαιότητα σχετικά με τη ζήτηση, τη βασική υποδομή, την τεχνολογία και τη διαθεσιμότητα δημόσιας χρηματοδότησης. Δεν χρειάζονται ακόμη κανονισμοί που να σχετίζονται με την παραγωγή πράσινου υδρογόνου.
Ακόμα και αν επιλυθούν τέτοια εμπόδια, μεγάλες κοινοπραξίες εταιρειών που κατασκευάζουν μεγάλα έργα - όπως συμβαίνει γενικά για το υδρογόνο χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα - μπορούν να παραμείνουν. Υποκείμενες σε αυτές τις προκλήσεις: το πράσινο και το μπλε υδρογόνο είναι ουσιαστικά πιο ακριβό από το γκρίζο υδρογόνο, το οποίο παράγεται από ορυκτά καύσιμα.
Ωστόσο, οι πολιτικοί και οι βιομήχανοι της Ευρώπης βρίσκονται σταθερά πίσω από το υδρογόνο χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Περισσότερα από 100 μεγάλα πράσινα έργα υδρογόνου προχωρούν μέσω των διαδικασιών προγραμματισμού και δημόσιας χρηματοδότησης. Ο στόχος της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι ότι το πράσινο ή το μπλε υδρογόνο θα καλύψει σχεδόν το ένα τέταρτο των ενεργειακών αναγκών του μπλοκ έως το 2050 και ότι θα δημιουργηθούν 5,4 εκατομμύρια θέσεις εργασίας στη διαδικασία.
Βραχυπρόθεσμα, περίπου 36 δισεκατομμύρια δολάρια (30 δισεκατομμύρια ευρώ) σε ευρωπαϊκή χρηματοδότηση για τη βιωσιμότητα είναι πιθανό να αναληφθεί από εταιρείες που αναπτύσσουν έργα πράσινου και μπλε υδρογόνου. Οι ενεργειακές εταιρείες Shell, BP και RWE και ο χημικός παραγωγός Evonik Industries συγκαταλέγονται μεταξύ των πολυεθνικών εταιρειών που αναζητούν ένα μερίδιο των διαθέσιμων επιδοτήσεων στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού Ταμείου Ανάκτησης Πράσινης Ανάκαμψης για την οικονομική αναβίωση μετά την πανδημία COVID-19.
Λέγοντας, ο αριθμός των εταιρειών που εντάσσονται στην Hydrogen Europe, την κορυφαία ένωση βιομηχανίας υδρογόνου της περιοχής, αυξήθηκε κατά το παρελθόν έτος, σε πάνω από 1.000. Η ορμή πίσω από το πράσινο και το μπλε υδρογόνο χτίζεται.
«Στην Ευρώπη βλέπουμε κάτι που μοιάζει με ατύχημα», λέει ο Bernd Elser, διευθύνων σύμβουλος και παγκόσμιος προϊστάμενος χημικών προϊόντων στη συμβουλευτική εταιρεία Accenture. Πολλές εταιρείες κάνουν σχέδια και δημιουργούν κοινοπραξίες για να προσπαθήσουν να πάρουν ένα μερίδιο από τη χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης ύψους 11 δισεκατομμυρίων δολαρίων που έχει περιγραφεί για παραγωγή υδρογόνου χαμηλών και μηδενικών εκπομπών άνθρακα, λέει ο Elser.
Παρά την υπόσχεση του Προέδρου των ΗΠΑ Τζο Μπάιντεν για δισεκατομμύρια δολάρια για βιώσιμες τεχνολογίες, τα έργα πράσινου υδρογόνου που σχεδιάζονται για τις ΗΠΑ είναι τάξης μεγέθους μικρότερου από τους Ευρωπαίους ομολόγους τους. Στην Ασία-Ειρηνικό, η Αυστραλία πρωτοστάτησε στο πράσινο υδρογόνο με δώδεκα περίπου έργα σε προχωρημένα στάδια ανάπτυξης.
Ωστόσο, το υψηλό κόστος παραγωγής υδρογόνου χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα είναι αποτρεπτικό για τη χρήση του και μπορεί να οδηγήσει στην αποτυχία ορισμένων έργων. Όλα τα έργα πράσινου υδρογόνου θα ανταγωνίζονται τις εγκαταστάσεις ορυκτών καυσίμων βασικών προϊόντων, έστω και με κάποια μορφή επιδότησης . Για παράδειγμα, ένα έργο, τα πράσινα καύσιμα για τη Δανία, έχει στόχο να εκτοπίσει το 5% των καυσίμων κηροζίνης από το αεροδρόμιο της Κοπεγχάγης έως το 2027 και το 30% έως το 2030.
«Όταν κοιτάζω την τιμή της κηροζίνης από ανανεώσιμο υδρογόνο, με κάνει πάντα να αναρωτιέμαι πόσο θα κοστίζει στις εταιρείες να μεταφέρουν στους πελάτες τους στο εγγύς μέλλον», λέει ο Elser.
Ανεξάρτητα από τις αβεβαιότητες, τα έργα δεν στερούνται φιλοδοξίας. Ο στόχος της Πράσινης Καύσης για τη Δανία είναι η δημιουργία μονάδας ηλεκτρολυτή 10 MW έως το 2023 για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου για λεωφορεία και φορτηγά, και μεθανόλη για αεροπλάνα και πλοία. Οι στόχοι του έργου για τα 2027 και 2030 είναι για ηλεκτρολύτες 250 MW και 1,3 GW, αντίστοιχα.
Τα πράσινα καύσιμα για τη Δανία σχεδιάζουν να επεκτείνουν μαζικά την ικανότητα της χώρας για υπεράκτια αιολική ενέργεια, η οποία θα παρέχει πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου. Για την παραγωγή μεθανόλης, μέρος του υδρογόνου θα συνδυαστεί με διοξείδιο του άνθρακα από μια εγκατάσταση δέσμευσης άνθρακα στην πόλη της Κοπεγχάγης.
Η ''εισβολή'' της Δανίας στο πράσινο υδρογόνο δεν έχει τελειώσει εκεί. Σε ένα άλλο έργο, η Δανική Υπηρεσία Ενέργειας άρχισε να αναζητά συνιδιοκτήτες για ένα ενεργειακό νησί που σκοπεύει να κατασκευάσει στη Βόρεια Θάλασσα. Βρίσκεται 80 χιλιόμετρα ανοικτά της θάλασσας, το τεχνητό νησί θα συλλέγει ενέργεια από τις γύρω ανεμογεννήτριες. Σε μια δεύτερη φάση, θα παράγει ανανεώσιμα καύσιμα.
Τα πράσινα καύσιμα για τη Δανία είναι ένα από τα ευρωπαϊκά μεγάλα έργα που προορίζονται να παράγουν πράσινο υδρογόνο και στη συνέχεια να το συνδυάσουν με το δεσμευμένο CO2 για την παραγωγή μεθανόλης. Η δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (CCS) πρόκειται επίσης να χρησιμοποιηθεί με πολύ διαφορετικό τρόπο από χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο και οι Κάτω Χώρες. Ο στόχος τους είναι να παράγουν μπλε υδρογόνο φυσικό αέριο και, στη συνέχεια, να συλλέξουν και να αποθηκεύσουν CO2 σε κλίμακα που δεν έχουμε ξαναδεί.
Ο Jon Gibbins, καθηγητής της CCS στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ και διευθυντής του Κέντρου Ερευνών Αποτύπωσης και Αποθήκευσης Άνθρακα του Ηνωμένου Βασιλείου, προειδοποιεί ότι η Ευρώπη δεν έχει αγκαλιάσει με συνέπεια το CCS, με την αιτιολογία ότι θα μπορούσε να επιτρέψει τη συνεχή χρήση ορυκτών καυσίμων. «Η συνολική πολιτική της ΕΕ για το CCS είναι ένα μείγμα», λέει. «Η Αυστρία, για παράδειγμα, φαίνεται να θέλει να το σταματήσει, ενώ άλλες χώρες θέλουν να την ξεκινήσουν.»
Ο Gibbins υποστηρίζει ότι η διατήρηση του καπακιού στην υπερθέρμανση του πλανήτη τερματίζοντας και αναστρέφοντας την ατμοσφαιρική συσσώρευση CO2 θα απαιτήσει κάποια ποσότητα CCS. "Δεν μπορείτε καν να φτάσετε στο μηδέν χωρίς CCS", λέει.
Όπως και η Δανία, οι Κάτω Χώρες σχεδιάζουν να εφαρμόσουν μια σειρά σημαντικών έργων πράσινου υδρογόνου τα επόμενα χρόνια, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που διαθέτουν CCS. Το NortH2, δίπλα στη Βόρεια Θάλασσα, υπόσχεται να είναι ένα από τα μεγαλύτερα στην Ευρώπη.
Οι υποστηρικτές του σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν την αιολική ενέργεια που παράγεται στη θάλασσα για να τροφοδοτήσουν ηλεκτρολύτες που θα παράγουν πράσινο υδρογόνο.
Ο στόχος της πρώτης φάσης, που έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2030, είναι να παράγει 4 GW ηλεκτρικής ενέργειας με κόστος έως και 12 δισεκατομμύρια δολάρια. Μια δεύτερη φάση άνω των 6 GW θα παράγει περίπου 600.000 μετρικούς τόνους (t) υδρογόνου ετησίως.
«Η κοινοπραξία NortH2 ετοιμάζει επί του παρόντος μια μελέτη σκοπιμότητας», αναφέρει η RWE, ένας από τους συνεργάτες του έργου και κορυφαίος φορέας υπεράκτιων αιολικών πάρκων. "Εάν αυτό είναι θετικό, οι πρώτες αναπτυξιακές δραστηριότητες θα ξεκινήσουν το δεύτερο εξάμηνο του 2021."
Οι εταίροι της NortH2, που περιλαμβάνουν επίσης τη Shell, το διυλιστήριο πετρελαίου Equinor και τον ολλανδικό διανομέα φυσικού αερίου Gasunie, ελπίζουν ότι το έργο θα παρέχει πράσινο υδρογόνο σε χημικούς παραγωγούς, διυλιστήρια και χαλυβουργούς. Το υδρογόνο θα χρησιμοποιηθεί επίσης ως καύσιμο μεταφοράς. Τα σχέδια πρόκειται να το στείλουν μέσω αγωγού στα βιομηχανικά λιμάνια του Ρότερνταμ, των Κάτω Χωρών και της Αμβέρσας, του Βελγίου, ακόμη και στη Γερμανία.
«Εξετάζουμε μια μεγάλη ποικιλία πελατών», λέει ο Erik Mobach, επικεφαλής του έργου για το NortH2 και στέλεχος της Shell. Η εταιρεία, η οποία λειτουργεί διυλιστήριο στα βόρεια των Κάτω Χωρών, θα μπορούσε η ίδια να είναι πελάτης της NortH2.
Όπως συμβαίνει με τα περισσότερα έργα πράσινου και μπλε υδρογόνου στην Ευρώπη, το NortH2 είναι ένας κινούμενος στόχος λόγω της αβεβαιότητας για το από πού θα προέλθει η ζήτηση και πότε θα προέλθει. «Θα χρειαστεί λίγος χρόνος για να πάρουμε τους πελάτες που χρειαζόμαστε», λέει ο Mobach. "Στο τέλος της ημέρας, το υδρογόνο είναι αναπόφευκτο, αλλά οι γενναίοι πρέπει να προχωρήσουν πρώτα."
Η εμπειρία που έχει αποκτήσει η Shell και οι άλλοι εταίροι από τη συμμετοχή σε σημαντικά έργα πετρελαίου και φυσικού αερίου θα είναι πολύτιμη στη διαχείριση του NortH2 και στην εξασφάλιση ότι κάθε εταίρος θα ανταμείβεται ισότιμα, λέει ο Mobach.
Οι συνεργάτες στοιχηματίζουν ότι το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου θα μειωθεί τελικά. «Θα γίνει ένα νέο μέρος του ενεργειακού συστήματος. Θα αρχίσετε να βλέπετε μεγάλη καινοτομία », λέει ο Mobach. "Αυτή η μετάβαση είναι τεράστια."
Υπάρχουν ενδείξεις ότι ήδη πραγματοποιούνται βελτιώσεις στην απόδοση. Μέχρι το 2050, το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα έχει μειωθεί κατά 85%, σύμφωνα με έκθεση που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτό το μήνα από τον οργανισμό πληροφοριών αγοράς BloombergNEF.
"Αυτό το χαμηλό κόστος ανανεώσιμων πηγών υδρογόνου θα μπορούσε να ξαναγράψει εντελώς τον ενεργειακό χάρτη", δήλωσε ο Martin Tengler, ο κύριος αναλυτής υδρογόνου για το BloombergNEF. "Δείχνει ότι στο μέλλον, τουλάχιστον το 33% της παγκόσμιας οικονομίας θα μπορούσε να τροφοδοτείται από καθαρή ενέργεια για ένα λεπτό περισσότερο από ό, τι πληρώνει για τα ορυκτά καύσιμα."
Σημαντικές ευρωπαϊκές συμμαχίες και εξελίξεις έργων ανακοινώνονται σχεδόν σε εβδομαδιαία βάση και σε κλίμακα σχεδιασμένη για τη δημιουργία αποτελεσματικότητας.
Σε μία από τις τελευταίες πρωτοβουλίες, οι Gasunie, RWE, Shell και ο γερμανικός διαχειριστής δικτύου φυσικού αερίου Gascade Gastransport επεκτείνουν τη συνεργασία τους στο έργο AquaDuctus για τη διοχέτευση υδρογόνου από ανεμογεννήτριες στη Βόρεια Θάλασσα έως τη βόρεια ακτή της Γερμανίας.
Ξεκινώντας το 2035, ο αγωγός θα μεταφέρει έως και 1 εκατομμύριο τόνους πράσινου υδρογόνου ετησίως σε περισσότερα από 400 χιλιόμετρα. Θα ήταν φθηνότερο να κατασκευαστεί ένας αγωγός υδρογόνου από την εναλλακτική λύση πέντε συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, λέει η RWE.
Μέχρι τη στιγμή που ο αγωγός AquaDuctus έχει τεθεί σε εφαρμογή, η Γερμανία θα έπρεπε να έχει ήδη κάνει ουσιαστική μετάβαση στο πράσινο υδρογόνο, εν μέρει μέσω του Get H2, μιας πρωτοβουλίας με 35 εταιρείες, συμπεριλαμβανομένων των RWE και Evonik. Σε αυτό το έργο, που προγραμματίζεται να τεθεί σε λειτουργία το 2024, 100 MW ηλεκτρικής ενέργειας θα παράγονται από ανεμογεννήτριες στη Βόρεια Θάλασσα για ηλεκτρολύτες ισχύος στο Lingen της Γερμανίας, που θα παράγουν 7.000 τόνους πράσινου υδρογόνου ετησίως. «Αυτό θα ήταν το μεγαλύτερο εργοστάσιο του είδους του στη Γερμανία», λέει ο RWE.
Το Get H2 στοχεύει να επαναλάβει τη διαμόρφωση το 2025 και πάλι το 2026. «Ο σχεδιασμός έγκρισης και ο διαγωνισμός των μεγάλων εξαρτημάτων για ένα πρώτο έργο κάτω από την ομπρέλα Get H2 βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη», λέει ο RWE.
Αρχικά, η Get H2 θα διοχετεύσει υδρογόνο σε έναν πρώην αγωγό φυσικού αερίου από το Lingen 130 χιλιόμετρα νότια, στη βιομηχανική καρδιά της Γερμανίας. Σε επόμενες φάσεις, ο αγωγός θα προχωρήσει περαιτέρω στη Γερμανία και δυτικά, στις Κάτω Χώρες.
Οι συνεισφορές της Evonik στα έργα περιλαμβάνουν ένα τμήμα ενός αγωγού φυσικού αερίου που διαθέτει και θα επαναχρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά πράσινου υδρογόνου.
«Θέλουμε να είμαστε έτοιμοι το 2024», λέει η Rabea Buss, γεωεπιστήμονας και διευθυντής αγωγών για την Evonik. Το Get H2 θα είναι ένα από τα πρώτα πράσινα μεγάλα έργα υδρογόνου στην Ευρώπη και η Evonik θέλει να εφαρμόσει τις γνώσεις της σε άλλες προσπάθειες στις οποίες μπορεί να συμμετάσχει, λέει ο Buss.
Η Evonik και οι εταίροι της περιμένουν ακόμη σημαντική ευρωπαϊκή χρηματοδότηση, την οποία θα χρειαστούν για να προχωρήσει το έργο. Εάν προχωρήσει, η Get H2 θα προμηθεύει πράσινο υδρογόνο σε μεγάλο βαθμό για χρήση σε μεταφορές και βιομηχανικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της διύλισης πετρελαίου, της παραγωγής χάλυβα και της χημικής παραγωγής.
Το διυλιστήριο πετρελαίου της BP στο Gelsenkirchen της Γερμανίας, αναμένεται να είναι ένας από τους πρώτους καταναλωτές υδρογόνου της Get H2. Ο παραγωγός χάλυβα ThyssenKrupp σχεδιάζει επίσης να αντικαταστήσει το υδρογόνο Get H2 για τη σκόνη άνθρακα για τη θέρμανση των υψικαμίνων. Η εταιρεία εκτιμά ότι μια τέτοια υποκατάσταση θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές CO2 κατά 3 εκατομμύρια τόνους ετησίως - περισσότερο από ό, τι κυκλοφορεί κάθε χρόνο από όλες τις πτήσεις εσωτερικού στη Γερμανία. Η βιομηχανία χάλυβα της χώρας ισχυρίζεται ότι η μετάβαση στο πράσινο υδρογόνο θα την βοηθήσει να γίνει ουδέτερη ως προς τον άνθρακα έως το 2050.
Ο μεγαλύτερη μονάδα της Evonik, στο Marl της Γερμανίας, θα συνδεθεί επίσης με τον αγωγό Get H2. Η εταιρεία καταναλώνει ήδη υδρογόνο που παράγεται από ορυκτά καύσιμα ως πρώτη ύλη για ειδικά χημικά στο Marl.
«Το υδρογόνο είναι πραγματικά κλειδί για πολλές από τις σημαντικές διαδικασίες και προϊόντα μας», λέει ο Oliver Busch, χημικός και επικεφαλής βιώσιμων επιχειρήσεων για τον Creavis, ερευνητικό σκέλος του Evonik. Η Evonik εξετάζει νέους τρόπους με τους οποίους μπορεί να χρησιμοποιεί πράσινο υδρογόνο για πελάτες που αναζητούν πιο βιώσιμα προϊόντα. «Υπάρχουν διαφορετικές ευκαιρίες που διερευνούμε», λέει ο Busch.
Η Evonik εργάζεται επίσης σε τεχνολογίες για την ευρύτερη οικονομία υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων μεμβρανών σε ηλεκτρολύτες μεμβράνης ανταλλαγής ανιόντων, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να είναι πιο αποτελεσματικές από τους υπάρχοντες ηλεκτρολύτες μεμβρανών αλκαλικής ή πρωτονικής ανταλλαγής, λέει ο Busch.
Θα πάρει τέτοιες τεχνολογίες και περισσότερο για να μειώσει το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου. Ακόμα και τότε, η μετάβαση στο υδρογόνο χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα θα διαρκέσει δεκαετίες.
«Το πράσινο υδρογόνο εξακολουθεί να είναι αρκετά ακριβό», λέει ο Busch, «αλλά έχουμε την καλή αίσθηση ότι θα γίνει φθηνότερο στο μέλλον».