Czym jest wodór?

Na Ziemi ogromne ilości atomów wodoru znajdują się w wodzie, roślinach, zwierzętach i, oczywiście, w ludziach. Ale chociaż jest on obecny w prawie wszystkich cząsteczkach żywych organizmów, jest bardzo rzadki jako gaz – stanowi mniej niż jedną część na milion objętości.

Wodór może być produkowany z różnych źródeł, takich jak gaz ziemny, energia jądrowa, biogaz i energia odnawialna, taka jak energia słoneczna i wiatrowa. Wyzwaniem jest wykorzystanie wodoru jako gazu na dużą skalę do napędzania naszych domów i firm.

Dlaczego wodór jest ważny jako przyszłe źródło czystej energii?

Paliwo jest substancją chemiczną, która może być „spalana” w celu dostarczenia użytecznej energii. Spalanie zwykle oznacza, że wiązania chemiczne między pierwiastkami w paliwie zostają przerwane i pierwiastki łączą się chemicznie z tlenem (często z powietrza).

Od wielu lat używamy gazu ziemnego do ogrzewania naszych domów i firm oraz w elektrowniach do wytwarzania energii elektrycznej; obecnie 85% domów i 40% energii elektrycznej w Wielkiej Brytanii opiera się na gazie. Metan jest głównym składnikiem „gazu ziemnego” pochodzącego z pól naftowych i gazowych.

Wciąż używamy gazu ziemnego, ponieważ jest on łatwo dostępnym zasobem, jest efektywny kosztowo i stanowi czystszą alternatywę dla węgla – najbrudniejszego paliwa kopalnego, na którym historycznie polegaliśmy przy ogrzewaniu i generowaniu energii elektrycznej.

Gdy gaz ziemny jest spalany, dostarcza energii cieplnej. Ale produktem odpadowym, obok wody, jest dwutlenek węgla, który uwolniony do atmosfery przyczynia się do zmian klimatycznych. Kiedy spalamy wodór, jedynym produktem odpadowym jest para wodna.

Jaka jest różnica między niebieskim wodorem a zielonym wodorem?

Niebieski wodór jest produkowany z nieodnawialnych źródeł energii, przy użyciu jednej z dwóch podstawowych metod. Parowy reforming metanu jest najbardziej rozpowszechnioną metodą produkcji wodoru luzem i stanowi większość światowej produkcji. Metoda ta wykorzystuje reformer, który reaguje z parą wodną w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem z metanem i katalizatorem niklowym, tworząc wodór i tlenek węgla.

Alternatywnie, autotermiczny reforming wykorzystuje tlen i dwutlenek węgla lub parę do reakcji z metanem w celu utworzenia wodoru. Wadą tych dwóch metod jest to, że wytwarzają one węgiel jako produkt uboczny, więc wychwytywanie i magazynowanie węgla (CCS) jest niezbędne do wychwytywania i magazynowania tego węgla.

Zielony wodór jest produkowany przy użyciu energii elektrycznej do zasilania elektrolizera, który rozdziela wodór z cząsteczek wody. W tym procesie powstaje czysty wodór, bez szkodliwych produktów ubocznych. Dodatkową korzyścią jest to, że ponieważ metoda ta wykorzystuje energię elektryczną, oferuje również możliwość przekierowania nadmiaru energii elektrycznej – która jest trudna do przechowywania (jak nadmiar energii wiatrowej) – do elektrolizy, wykorzystując ją do wytworzenia wodoru gazowego, który może być przechowywany na przyszłe potrzeby energetyczne.

Czy wodór jest już wykorzystywany jako paliwo?

Tak. Istnieją już samochody napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi. W Japonii jest 96 publicznych stacji tankowania wodoru, pozwalających na tankowanie tak samo jak benzyny czy oleju napędowego i w takim samym czasie jak w przypadku samochodów napędzanych tradycyjnym paliwem. Niemcy mają 80 takich stacji wodorowych, a Stany Zjednoczone są na trzecim miejscu z 42 stacjami.

Hydrogen jest również ekscytujące lekka opcja paliwa dla transportu drogowego, lotniczego i żeglugi. Międzynarodowa firma kurierska DHL posiada już flotę 100 „H2 panel vans”, zdolnych do przejechania 500 km bez tankowania.

Jakie są potencjalne hamulce w przyspieszeniu wykorzystania wodoru jako czystej energii?

Aby wodór stał się realną alternatywą dla metanu, musi być produkowany na skalę, ekonomicznie, a obecna infrastruktura musi zostać dostosowana.

Dobrą wiadomością jest to, że wodór może być transportowany przez gazociągi, minimalizując zakłócenia i zmniejszając ilość kosztownej infrastruktury potrzebnej do budowy nowej sieci przesyłowej wodoru. Nie byłoby również potrzeby zmiany kultury w naszym życiu domowym, ponieważ ludzie są przyzwyczajeni do korzystania z gazu ziemnego do gotowania i ogrzewania, a odpowiedniki wodoru pojawiają się na rynku.

Co robi National Grid, aby rozwinąć wodór jako alternatywne paliwo ekologiczne?

Zobowiązaliśmy się do osiągnięcia zerowego bilansu netto do 2050 roku, co oznacza, że musimy zacząć przygotowywać się do zmiany naszego zużycia gazu w nadchodzących latach. Jednym ze sposobów, w jaki proponujemy to zrobić, jest wodór.

Obecny Krajowy System Przesyłowy (NTS) transportuje gaz ziemny w całej Wielkiej Brytanii, a ludzie, firmy i przemysł polegają na naszej sieci.

Pod hasłem HyNTS – Hydrogen in the NTS (Wodór w NTS) – przeprowadziliśmy już kilka projektów badających fizyczne możliwości NTS w zakresie transportu wodoru. Projekty te dotyczyły nie tylko wpływu, jaki wodór może mieć na nasze rurociągi, ale także na wszystkie powiązane urządzenia, takie jak sprężarki i zawory, a także sposobów, w jakie sieć wodorowa może wymagać innego działania w przyszłości.