Ενέργεια: Παγκόσμιος πυρετός για το χρυσό ή λευκό υδρογόνο
Το υδρογόνο έχει από καιρό χαρακτηριστεί ως μία από τις πιθανές πηγές ενέργειας που ίσως διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στην ενεργειακή μετάβαση, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του παράγεται με τη χρήση ορυκτών καυσίμων, μια διαδικασία που δημιουργεί σημαντικές εκπομπές αερίων θερμοκηπίου.
Το πράσινο υδρογόνο, μια διαδικασία που περιλαμβάνει τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο με χρήση ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας, είναι μια εξαίρεση. Ωστόσο, η ανάπτυξή του αναχαιτίστηκε λόγω των αυξανόμενων δαπανών και του δύσκολου οικονομικού περιβάλλοντος.
Το υδρογόνο που μπορεί να εξαχθεί από υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς ονομάζεται λευκό υδρογόνο. Κερδίζει όλο και περισσότερο την προσοχή στο πλαίσιο της απαλλαγής από τον άνθρακα, καθώς μπορεί να αποτελέσει μια από τις καθαρότερες πηγές ενέργειας.
Για την παραγωγή του δεν απαιτείται άμεση χρήση ορυκτών καυσίμων ή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ κατά την καύση του απελευθερώνονται μόνο υδρατμοί.
Ωστόσο, η διαδικασία εξόρυξης γίνεται συνήθως με τη μέθοδο fracking.
Η διαδικασία περιλαμβάνει τη διάνοιξη γεωλογικών στρωμάτων και την έγχυση ενός μείγματος νερού, άμμου και χημικών ουσιών υπό υψηλή πίεση για την απελευθέρωση του αερίου από τα πετρώματα.
Ωστόσο, η εκμετάλλευση του καυσίμου εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση για τη βιομηχανία. Οι τρέχουσες επιλογές για την παραγωγή λευκού υδρογόνου είναι είτε πολύ ακριβές είτε δεν είναι περιβαλλοντικά ασφαλείς ή βιώσιμες.
Το λευκό υδρογόνο θα μπορούσε να συμβάλει στην απαλλαγή από τον άνθρακα των βιομηχανιών χάλυβα, αλουμινίου και λιπασμάτων και άλλων τομέων της οικονομίας. Έχει δυνατότητες εφαρμογής στις μεταφορές, ιδίως σε οχήματα με κυψέλες καυσίμου, τα οποία μετατρέπουν το υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια.
Φυσική προέλευση του λευκού υδρογόνου. Το ουράνιο τόξο του υδρογόνου
Το υδρογόνο δεν απαντάται φυσικά σε καθαρή κατάσταση στη Γη, αλλά σε χημικές ενώσεις. Ο τύπος που προέρχεται από τον άνθρακα είναι γνωστός ως μαύρο υδρογόνο.
Το γκρίζο και το μπλε υδρογόνο παράγονται αμφότερα από το φυσικό αέριο. Η διαφορά είναι ότι στη διαδικασία του μπλε υδρογόνου εφαρμόζεται η τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (CCS) για τη δέσμευση του CO2 και την αποτροπή του να φτάσει στην ατμόσφαιρα.
Το γκρίζο υδρογόνο είναι επί του παρόντος το πιο διαδεδομένο στον ενεργειακό τομέα, αλλά η λύση αυτή οδηγεί σε υψηλές εκπομπές. Αντιστοιχεί σε 900 εκατομμύρια τόνους CO2 ετησίως, που ισοδυναμεί περίπου με την παγκόσμια αεροπορική βιομηχανία.
Το πράσινο υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης νερού, χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές.
Εάν η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από πυρηνικές πηγές, αναφέρεται ως ροζ υδρογόνο, το οποίο η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εν μέρει ταξινομήσει ως βιώσιμη πηγή, μαζί με το πράσινο υδρογόνο.
Το πλεονέκτημα του λευκού υδρογόνου είναι η φυσική του διαθεσιμότητα. Το λευκό υδρογόνο προέρχεται από φυσικά κοιτάσματα σε αέρια κατάσταση, τα οποία σχηματίζονται κατά τη διάρκεια βιολογικών και γεωλογικών διεργασιών.
Αρκετές Χώρες στην αναζήτηση
Έρευνα που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτόν τον μήνα από τη Rystad Energy έδειξε ότι 40 εταιρείες αναζητούσαν ενεργά γεωλογικά κοιτάσματα υδρογόνου σε χώρες όπως οι ΗΠΑ, ο Καναδάς, η Αυστραλία, η Γαλλία, η Ισπανία, η Κολομβία, η Νότια Κορέα και άλλες μέχρι το τέλος του περασμένου έτους, από μόλις 10 το 2020.
Η εταιρεία συμβούλων, η οποία περιέγραψε την επιδίωξη του γεωλογικού υδρογόνου ως «πυρετό του λευκού χρυσού», είπε ότι ο ενθουσιασμός προέρχεται από τις ελπίδες ότι ο ανεκμετάλλευτος πόρος θα μπορούσε να είναι game changer στη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια.
«Θα έλεγα ότι αυτό είναι κάτι σχετικά παλιό και καινούργιο κατά κάποιο τρόπο», δήλωσε στο CNBC μέσω τηλεδιάσκεψης ο Μιν Κόι Λε, επικεφαλής έρευνας υδρογόνου στη Rystad Energy. «Το πρώτο έργο που βρήκε υδρογόνο ήταν πριν δεκαετίες, αλλά ποτέ δεν πήγε πιο πέρα. Οι άνθρωποι δεν προσπάθησαν ποτέ σοβαρά να εξερευνήσουν».
Μια τυχαία ανακάλυψη
Οι γεωλόγοι ανακάλυψαν τα περισσότερα κοιτάσματα λευκού υδρογόνου τυχαία, κατά την αναζήτηση ορυκτών καυσίμων. Η αρχική ανακάλυψη του γεωλογικού υδρογόνου έγινε το 1987 σε ένα μικρό χωριό περίπου 60 χιλιόμετρα από την πρωτεύουσα του Μάλι, το Μπαμάκο.
Μια προσπάθεια γεώτρησης για νερό από την Hydroma του Καναδά έπληξε φλέβα άοσμου αερίου που βρέθηκε να είναι πολύ εύφλεκτο. Το πηγάδι σύντομα καλύφθηκε και ξεχάστηκε.
Σχεδόν δύο δεκαετίες αργότερα, μια νέα εξερεύνηση στην τοποθεσία βρήκε υπόγειες δεξαμενές που περιείχαν σχεδόν καθαρό αέριο υδρογόνο. Σήμερα, ο πόρος χρησιμοποιείται για την παροχή ρεύματος στο χωριό Bourakebougou του Μάλι.
Πέρυσι, οι ερευνητές βρήκαν ίσως το μεγαλύτερο γεωλογικό κοίτασμα υδρογόνου στον κόσμο στην Λωρραίνη της Γαλλίας, ενισχύοντας περαιτέρω το ενδιαφέρον για το δυναμικό καθαρής ενέργειας.
Ο Τζέφρι Έλις, ερευνητής γεωλόγος στο Πρόγραμμα Ενεργειακών Πόρων του Γεωλογικού Ινστιτούτου των ΗΠΑ (USGS), είπε στο CNBC ότι μπορεί να υπάρχει τεράστια ποσότητα φυσικού υδρογόνου θαμμένη σε υπόγειες δεξαμενές σε όλο τον κόσμο.
Με βάση την τρέχουσα κατανόηση, ο Έλις είπε ότι είναι πιθανό να υπάρχουν περίπου 5 τρισεκατομμύρια μετρικοί τόνοι γεωλογικού υδρογόνου στο εσωτερικό της Γης, αν και το μεγαλύτερο μέρος δεν θα μπορεί να ανακτηθεί οικονομικά.
Η ανακάλυψη σημαντικών αποθεμάτων λευκού υδρογόνου στη βορειοανατολική γαλλική περιοχή της Λωρραίνης έχει προσελκύσει πρόσφατα την προσοχή. Θα μπορούσε να είναι το μεγαλύτερο κοίτασμα που έχει αποκαλυφθεί μέχρι σήμερα.
Σε βάθος 1.250 μέτρων, η συγκέντρωση του λευκού υδρογόνου φτάνει το 20%. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι το ποσοστό αυξάνεται όσο προχωράμε βαθύτερα. Η γαλλική ερευνητική ομάδα έκανε την ανακάλυψη στην προσπάθειά της να βρει αποθέματα μεθανίου.
Οι γεωλόγοι εικάζουν ότι το κοίτασμα της Λωρραίνης θα μπορούσε να περιέχει έως και 46 εκατομμύρια τόνους λευκού υδρογόνου, δηλαδή περισσότερο από το ήμισυ της σημερινής παγκόσμιας ετήσιας παραγωγής γκρίζου υδρογόνου.
Προβλέπουν ότι σε βάθος 3.000 μέτρων, η συγκέντρωση υδρογόνου θα μπορούσε να ξεπεράσει το 90%.
Εκτός από τη Γαλλία, έρευνες για το λευκό υδρογόνο διεξάγονται και σε άλλα μέρη του κόσμου, ενώ οι γεωλόγοι εκτιμούν ότι πιθανά αποθέματα υπάρχουν και στη Σερβία.
Η ζήτηση υδρογόνου αναμένεται να πενταπλασιαστεί πριν από το τέλος του 2050.
Η Γεωλογική Εταιρεία της Αμερικής (GSA) προέβλεψε ότι η ζήτηση υδρογόνου θα πενταπλασιαστεί μέχρι το 2050. Επί του παρόντος, περίπου 100 μεγατόνοι υδρογόνου χρησιμοποιούνται ετησίως για βιομηχανικές διεργασίες.
Η GSA υπολόγισε ότι το λευκό υδρογόνο θα μπορούσε να καλύψει τουλάχιστον το ήμισυ της παγκόσμιας ζήτησης για βιώσιμο και καθαρό υδρογόνο μέχρι το 2100.
Άγνωστα στοιχεία σχετικά με το κόστος εξόρυξης και μεταφοράς
Οι νεότερες εφαρμογές του υδρογόνου αυξάνουν την παγκόσμια ζήτηση, συμπεριλαμβανομένων των αεροπορικών καυσίμων και της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ωστόσο, πολλά κοιτάσματα βρίσκονται πολύ βαθιά στο υπέδαφος ή σε άλλες δυσπρόσιτες περιοχές, θέτοντας προκλήσεις για την οικονομική σκοπιμότητα.
Η απόκτηση υδρογόνου από υπόγειες δεξαμενές απαιτεί την εφαρμογή περιβαλλοντικά ορθών τεχνολογικών λύσεων.
Δεδομένης της σημαντικής αναφλεξιμότητάς του, είναι επιτακτική ανάγκη να θεσπιστούν μέτρα για την αποφυγή οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης μεταξύ υδρογόνου και ατμοσφαιρικού οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένης της εφαρμογής εξειδικευμένων πρωτοκόλλων προστασίας φρεατίων.
Τα προβλήματα αποθήκευσης και η έλλειψη αγωγών και συστημάτων διανομής είναι οι κύριοι λόγοι για τους οποίους οι μπαταρίες έχουν ξεπεράσει τις κυψέλες καυσίμου στην κούρσα για την ηλεκτροδότηση των οχημάτων, όπως τονίζεται σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.
Αν και ένα κιλό υδρογόνου περιέχει την ίδια ποσότητα ενέργειας με ένα γαλόνι βενζίνης, ο όγκος του είναι πολλαπλάσιος. Παρ’ όλα αυτά, οι ειδικοί επεσήμαναν ότι το υδρογόνο έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων σε οχήματα ακατάλληλα για μπαταρίες, όπως φορτηγά, πλοία και αεροσκάφη που μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες δεξαμενές.
Η αποθήκευση υπό υψηλή πίεση, έως και 700 bar, μπορεί να αντιμετωπίσει τους περιορισμούς χώρου, αλλά συνοδεύεται από αυξημένο κόστος. Το υδρογόνο πρέπει να ψύχεται σε θερμοκρασίες έως και μείον 253 βαθμούς Κελσίου για να μεταβεί σε υγρή κατάσταση.
Το λευκό ή χρυσό υδρογόνο και ο πυρετός για την απόκτησή του, μας θυμίζει ότι “μερικές φορές θέλουμε να τρέξουμε πριν προλάβουμε να περπατήσουμε»
Αρκετό για δύο αιώνες
Παρόλα αυτά, ο Έλις είπε ότι ακόμη και ένα ποσοστό της γεωλογικής ανάκτησης υδρογόνου μπορεί κάλλιστα να είναι αρκετό για να καλύψει όλη την προβλεπόμενη ζήτηση για 200 χρόνια.
Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ τον περασμένο μήνα ανακοίνωσε 20 εκατομμύρια δολάρια για να στηρίξει 16 έργα σε εθνικό επίπεδο για την προώθηση της φυσικής παραγωγής υπόγειου υδρογόνου. Εάν μερικά από αυτά τα έργα εξόρυξης γίνουν πραγματικότητα, μπορεί να παίξει πολύ σημαντικό ρόλο.
Ο Λε είπε ότι υπήρχαν ακόμη «πολλά ερωτηματικά γύρω από την όλη ιστορία για το φυσικό υδρογόνο», αλλά, «αν μερικοί από αυτούς τους αριθμούς σχετικά με τον πιθανό όγκο που μπορεί να εξορυxθεί επαληθευθούν, μπορεί να παίξει πολύ σημαντικό ρόλο».
Δεν είναι όλοι πεπεισμένοι. Ορισμένοι έχουν εκφράσει σκεπτικισμό σχετικά με το δυναμικό καθαρής ενέργειας του φυσικού υδρογόνου.
«Θέλουμε να τρέξουμε πριν καν περπατήσουμε»
«Μερικές φορές θέλουμε να τρέξουμε πριν προλάβουμε να περπατήσουμε», είπε στο CNBC μέσω τηλεδιάσκεψης η Άνα Μαρία Τζάλερ Μακάρεβιτς, ενεργειακή αναλύτρια στο Institute for Energy Economics and Financial Analysis.
Η πρώτη βραχυπρόθεσμη προτεραιότητα για το υδρογόνο, είπε η Μακάρεβιτς, θα πρέπει να αναζητήσει τρόπους αντικατάστασης του λεγόμενου γκρίζου υδρογόνου με πράσινο υδρογόνο.
Το γκρίζο υδρογόνο, που παράγεται με φυσικό αέριο, οδηγεί σε μεγάλες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Πράγματι, το Carbon Trust έχει υπολογίσει ότι λιγότερο από το 1% της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου είναι χωρίς εκπομπές.
Αμφισβητείται στατιστική μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση κλιματικής αλλαγής με το φαινόμενο του θερμοκηπίου
Σε μια πρόσφατη ανάρτηση, η ομάδα που επιδιώκει να φέρει μια τεκμηριωμένη άποψη για τον ρόλο του υδρογόνου στην ενεργειακή μετάβαση Hydrogen Science Coalition, ανακοίνωσε ότι οι γεωλογικές ανακαλύψεις υδρογόνου παρέχουν σήμερα στον κόσμο λιγότερη ημερήσια ενέργεια από μια ανεμογεννήτρια.
Επιπλέον, η ομάδα λέει ότι υπάρχουν περιβαλλοντικές ανησυχίες σχετικά με τη διαδικασία εξόρυξης και οι προκλήσεις μεταφοράς και διανομής σημαίνουν ότι το γεωλογικό υδρογόνο δεν είναι πιθανό να βρεθεί εκεί που χρειάζεται περισσότερο.
Διαβάστε ακόμη: Ενέργεια: Τί είναι η πυρηνική σύντηξη και γιατί έχει σημασία;
Γεωθερμία: Μια ανεξάντλητη και καθαρή πηγή ενέργειας κάτω από τα πόδια μας
Το παράδοξο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας: Καθιστούν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πιο ακριβή
Τί φέρνει το παραμύθι της κλιματικής κρίσης; Την ενεργειακή κρίση
Ηλεκτρική ενέργεια από τις… βρύσες;
Μπαταρίες κάνναβης: Λύση για το ενεργειακό πρόβλημα;
Πηγή: pagenews.gr Ενέργεια: Παγκόσμιος πυρετός για το χρυσό ή λευκό υδρογόνο
