Zielony wodór: co to jest i dlaczego jest tak ważny?

Transformacja ekologiczna to proces, którego nie należy opóźniać, aby ograniczyć emisję gazów cieplarnianych poprzez zastąpienie paliw kopalnych energią odnawialną. Zielony wodór odgrywa kluczową rolę w dekarbonizacji, gdyż jest czystym, nieograniczonym i szeroko dostępnym źródłem energii. Wodór jest już stosowany na kilku polach, ale większość jest produkowana w procesie wymagającym wykorzystania paliw kopalnych. Stworzenie technologii wykorzystujących wodór bez emisji dwutlenku węgla  wymaga zrównoważonego procesu produkcji wodoru, wykorzystującego wyłącznie energię odnawialną.

Co to jest zielony wodór?

Zielony wodór to wodór uzyskany z odnawialnych źródeł energii, dzięki czemu uzyskujemy energię zerowego śladu węglowego, bez emisji gazów cieplarnianych. W przeciwieństwie do ropy naftowej, wodór (H₂) nie występuje w naturze, więc aby otrzymać cząsteczki H₂ należy oddzielić go od innych związków. Te procesy wymagają dużego zużycia energii w wyniku spalania paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny, lub z odnawialnych źródeł energii, np. fotowoltaiki lub energii wiatrowej. Dzięki wykorzystaniu zielonej energii elektrycznej uzyskujemy czysty wodór, bez generowania emisji CO₂, który wpływa na klimat na Ziemi i jest głównym powodem globalnego ocieplenia i zmian klimatu. Zielony wodór może działać jak zielona alternatywa dla energii cieplnej pozyskiwanej z paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny, ropa naftowa i węgiel. Do produkcji energii elektrycznej można wykorzystywać większość odnawialnych źródeł, ale wymaga to wdrożenia procesu elektryfikacji. Nie jest jednak możliwe zaspokojenie całego światowego zapotrzebowania na energię przez elektryczność, dlatego że niektóre procesy wymagają energii cieplnej. W tym kontekście wodór odgrywa fundamentalną rolę w dekarbonizacji. Zrównoważona produkcja wodoru może przyspieszyć transformację energetyczną, dzięki czemu zarówno energia elektryczna, jak i cieplna będą dostępne i produkowane w sposób przyjazny dla środowiska, bez ingerencji w klimat Ziemi.  

W jaki sposób wytwarzany jest zielony wodór?

Wodór jest otrzymywany na kilka sposobów, chociaż istnieje tylko jeden proces umożliwiający zrównoważone pozyskiwanie wodoru: Zielony wodór jest otrzymywany za pomocą elektrolizy wody, przy użyciu systemów nazywanych elektrolizerami lub ogniwami elektrolitycznymi. Elektrolizery umożliwiają wykorzystanie energii elektrycznej wytworzonej przez zielone systemy, takie jak panele fotowoltaiczne, czy systemy wiatrowe, w celu oddzielenia wodoru od tlenu w wodzie. Taki proces występuje w momencie, kiedy woda wchodzi w kontakt z dwiema elektrodami, jedną naładowaną dodatnio (anoda), a drugą ujemnie (katoda). Przepływ prądu elektrycznego w wodzie oddziela cząsteczki wodoru, dzięki czemu powstają jony wodorowe (H⁺) i jony wodorotlenkowe (OH^-). Przy dodatnio naładowanych elektrodach, jony wodorotlenkowe uwalniają elektrony w formie tlenu, natomiast przy ujemnie naładowanych elektrodach, jony wodoru zyskują elektrony i stają się wodorem w postaci gazowej. Wodór ten można wykorzystywać do wytwarzania energii, na przykład jako paliwa do ogrzewania.

Zalety zielonego wodoru

Zielony wodór jest ważny z kilku powodów:

• Jest bardzo wydajnym paliwem dzięki wysokiej wydajności energetycznej.
• Wytwarzanie wodoru przy użyciu odnawialnych źródeł energii nie generuje emisji CO_2, więc otrzymujemy w 100% zielone i całkowicie zeroemisyjne paliwo.
• Jeśli jest używany jako paliwo, zapewnia doskonałą wydajność, sięgającą nawet 60% w samochodach napędzanych ogniwami paliwowymi.
• Jest bardzo uniwersalnym paliwem, które można wykorzystywać do produkcji stali, ogrzewania domowego oraz w przemyśle
• Spalanie wodoru nie powoduje emisji gazów cieplarnianych; jedynym produktem jego spalania jest para wodna.

Zastosowanie zielonego wodoru

Istnieje wiele zastosowań zielonego wodoru: można go wykorzystywać do generowania energii i ogrzewania, w przemyśle, budownictwie i transporcie. Wodór jest wykorzystywany do produkcji stali, stopów, komponentów elektronicznych i szkła, jak również działa jako odczynnik w wielu reakcjach chemicznych. Innym polem zastosowania wodoru jest produkcja wodorowęglanu, proces wymagający dużo energii, który dzięki zielonemu wodorowi mógłby stać się ekologiczny. To w 100% czyste paliwo może być także wykorzystywane jako paliwo do samolotów, statków i motorów, jak również jako źródło energii ogrzewania domowego i wody. Na rynku Istnieją już kotły wodorowe, które wykorzystują mieszankę gazu i 20% wodoru. Opracowywane są także kotły wodorowe najnowszej generacji, które będą wykorzystywały wodór w 100%, co całkowicie wyeliminuje stosowanie gazu. Kluczem do sukcesu w wykorzystaniu wodoru jako czystego paliwa jest zrównoważona produkcja wodoru, jednak proces ten musi zostać uproszczony i stać się mniej kosztowny, aby stał się bardziej powszechny w skali globalnej i we wszystkich sektorach. Umożliwi to połączenie zielonej energii elektrycznej wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne i systemy wiatrowe z energią termalną dostarczaną przez zielony wodór, co dopełni transformację energetyczną i pozwoli osiągnąć całkowitą dekarbonizację.