Virtuțile ecologice ale hidrogenului verde (produs prin electroliza apei cu electricitate obținută din resurse regenerabile) au alimentat câteva mituri în România, mai ales în privința înlocuirii gazelor naturale, în opinia experților de la Energy Policy Group (EPG), care propun demontarea lor.
Hidrogenul verde este noua vedetă a energeticii românești la cinci luni după lansarea în dezbatere publică a Strategiei Naționale a Hidrogenului. Strategia estimează un necesar de investiții în valoare de 4,8 miliarde de euro pentru a produce 152.900 de tone pe an de hidrogen din surse regenerabile până în anul 2030. Un volum de 47,3% din producție ar urma să fie utilizat în transporturi, 37,2% în activitatea industrială existentă și 15,5% în noi aplicații industriale, respectiv în siderurgie.
Abordarea documentului Ministerului Energiei este „aliniată obiectivelor de decarbonizare a economiei României” și a eliminat din variantele anterioare utilizarea hidrogenului pentru încălzire în sectorul rezidențial și în turbinele termocentralelor cu gaz natural cu ciclu combinat (CCGT). Totuși…
„Cu toate acestea, discursul public este, în continuare, marcat de relatări eronate privind viitorul hidrogenului, în special în ceea ce privește așteptările îndoielnice privind înlocuirea gazelor naturale din majoritatea aplicațiilor actuale”. Autorii strategiei ar încerca, de fapt să justifice folosirea în continuare, în anumite proporții a combustibililor fosili în următoarele decenii, potrivit unui raport al Energy Policy Group (EPG), publicat vineri.
Raportul „răspundă, cu date și surse fundamentate, acestor zece “mituri” prezente la nivel național”, spun experții EPG.
Cele 3 mituri privind producția de hidrogen
Întâi de toate, cei care resping necesitatea renunțării la combustibilii fosili spun că hidrogenul energetic, produs pentru virtuțile sale nepoluant, ar putea fi obținut chiar din combustibili fosili. Și ar fi preferabil din cauza costului ridicat al hidrogenului din surse regenerabile.
Susținătorii gazelor naturale „pledează pentru utilizarea reformării cu abur a metanului, ca reprezentând o alternativă mult mai eficientă”, spune raportul EPG.
Mitul 1: Producția de hidrogen din surse regenerabile va fi costisitoare.
Este adevărat, hidrogenul din surse regenerabile are un cost mai ridicat decât alternativa pe bază de combustibili fosili. Electroliza apei este scumpă, căci consumă mult curent electric, care ar trebui obținut din resurse regenerabile, pentru ca hidrogenul obținut să fie realmente H2 verde.
Totuși, „există premise promițătoare pentru reducerea costurilor per total, în anii următori”. Costurile investițiilor în electrolizoare urmează să se reducă de aproximativ 5 ori până în 2030 față de 2023”, ca și costul energiei din surse regenerabile, deja în scădere constantă în ultimul deceniu, în special al energiei solare – potrivit sursei citate.
Mitul 2: Hidrogenul produs din combustibili fosili este mai competitiv
Tot din perspectiva costurilor, așa numitul H2 gri (hidrogen produs din combustibilii fosili) ar fi mai competitiv. Cu o condiție, cel puțin: dacă nu apar crize energetice ca aceea recentă, indusă de „acțiuni geopolitice neprevăzute”, care „a demonstrat volatilitatea prețurilor gazelor naturale”.
Rezervele de gaze neexploatate din Marea Neagră „creează așteptări privind scăderea prețului gazelor naturale în anii următori”, dar „nu există o prognoză clară/certă despre impactul asupra prețurilor de pe piața angro”.
În plus, utilizarea combustibililor fosili va fi taxată tot mai mult, având în vedere creșterile preconizate ale prețului (emiterii) dioxidului de carbon (CO2), ca urmare a revizuirii sistemului european de tranzacționare a emisiilor (EU-ETS).
(Citiți și: „Finanțare pentru 4 proiecte pentru producerea de hidrogen, în valoare de 1,2 mld. lei – două sunt ale Petrom”)
„Astfel, producția actuală a hidrogenului pe bază de combustibili fosili va trebui eliminată treptat”, conchide raportul EPG.
Mitul 3: Captarea CO2 schimbă culoarea hidrogenul gri într-un albastru mai rentabil
Hidrogenul (H2) albastru este, pe net, mai puțin poluant decât cel gri, dacă dioxidul de carbon, rezultat din reacția reformării metanului, este captat și izolat în subterane special desemnate din foste exploatări miniere sau de gaze. Astfel H2 albastru ar fi „o alternativă rentabilă la hidrogenul regenerabil”.
Susținătorii H2 albastru mizează pe combinația dintre „avantajele potențiale ale unor costuri de producție relativ mai reduse (cazul H2 gri – mit contestat anterior) și reducerea amprentei de carbon, prin captarea, utilizarea și stocarea emisiilor de CO2 (CCUS)”.
Totuși, nu se poate capta mai mult de 85 – 95% din emisii, iar costul dioxidului de carbon aferent „emisiilor fugitive (restul de 5 – 15%) ar afecta și această metodă de producție”.
Totodată, „tehnologiile CCUS sunt costisitoare și cresc costurile operaționale. Mai mult, accesul la infrastructura de stocare a CO2 rămâne o barieră suplimentară pentru această cale de producție”, avertizează EPG.
Cele 3 mituri privind consumul de hidrogen
Hidrogenul este promovat ca alternativă la folosirea gazelor naturale în mai multe scopuri, de la încălzirea locuințelor, până la producția electricității în centralele pe gaze cu ciclu combinat (CCGT) și în centralele de cogenerare (CHP).
„Această narativă este utilizată în spațiul public pentru a crea așteptări privind utilizarea infrastructurii existente a gazului natural și pentru a contracara criticile la adresa investițiilor în capacități noi de gaz natural și infrastructura asociată”, demitizează raportul EPG. Astfel:
Mitul 4 pretinde că H2 va înlocui gazele naturale la încălzirea caselor
În numite proporții H2 poate înlocui gazele naturale la încălzirea locuințelor, dar aceasta se va scumpi oricum.
EPG citează o estimare a IRENA (Agenția Internațională a Energiei Regenerabile), care spune că o combinație de 80% gaz natural și 20% hidrogen ar putea duce la o creștere de peste o treime a prețului gazului natural rezultat și implicit a facturilor consumatorilor.
Mai rău, s-ar pierde energie. „O astfel de abordare ar fi ineficientă, întrucât aproape jumătate din energia asociată acestui proces ar fi pierdută”.
Pentru fiecare 1 MWh de energie regenerabilă consumată pentru obținerea H2, între 0,5 și 0,55 MWh din energie ar fi produsă, în final, sub formă de căldură.
În schimb, „utilizarea directă a energiei regenerabile pentru încălzire prin intermediul pompelor de căldură este de 6 până la 9 ori mai eficientă decât utilizarea hidrogenului, întrucât pentru 1 MWh de electricitate produsă din surse regenerabile s-ar putea genera 3-4 MWh de căldură”.
Mitul 5 consideră H2 o soluție competitivă pentru decarbonizarea transportului de pasageri
Raportul EPG găsește că „este dificil de asumat o afirmație cu privire la soluția optimă pentru decarbonizarea transportului de pasageri”, doar „pe baza unei comparații între vehiculele electrice cu pile de combustie (FCEV – deci inclusiv cu H2, n.r.) și vehiculele electrice cu baterii (BEV), din perspectiva costurilor, eficienței, autonomiei, timpului de realimentare/ reîncărcare, dezvoltarea infrastructurii și amprenta asupra mediului”.
„Cu toate acestea, piața favorizează BEV-urile din considerente legate de cost”. Contează îmbunătățirea constantă a tehnologiei bateriilor, dezvoltarea pieței și a infrastructurii de încărcare (create prin sprijin din fonduri publice).
În general, eficiența mai mare în cazul BEV este, de asemenea, importantă – „aproximativ 83% fiind eficiența de conversie, față de 30% în cazul FCEV.
Prin urmare, costul energiei pe kilometru este de aproximativ 2,8 ori mai mic pentru BEV în comparație cu FCEV, adică al arderii de H2 în motoare.
Chiar și așa, „hidrogenul va juca în continuare un rol important în decarbonizarea transportului pe distanțe lungi, fie prin intermediul pilelor de combustie, fie prin intermediul combustibililor sintetici utilizați în aviație și în transportul maritim”, spune EPG.
Mitul 6 pariază că H2 va înlocui gazele în centralele electrice
„Acest proces ar fi extrem de ineficient”. Randamentul procesului este estimat la 37%.
Ca urmare a eficienței scăzute și a costului mai ridicat al hidrogenului în comparație cu gazul natural, „aceste centrale ar fi necompetitive economic”. S-ar putea ajunge la situația în care aceste centrale vor funcționa pe termen lung pe bază de gaze naturale, ceea ce va determina o presiune inutilă asupra facturilor consumatorilor, fără a reduce emisiile de gaze cu efect de seră.
Cele 4 mituri privind transportul H2
Ideea utilizării H2 la încălzirea locuințelor a înfierbântat și ideile privind potențiala utilizare a rețelelor existente de gaze naturale pentru transportul și distribuția hidrogenului și pentru procesul de amestec (blending.
Mitul 7 susține facilitatea recondiționării conductelor de gaze pentru transportul H2
Transportul hidrogenului crește în timp rata fisurilor în conductele de oțel. Aceasta este una dintre principalele provocări și incertitudini legate de transportul hidrogenului pur sau în amestec cu gazul natural în infrastructura existentă.
La efectele negative asupra materialelor din care sunt făcute conductelor se adaugă și consecințele asupra indicatorilor operaționali, cauzate de ceea ce se cheamă „densitatea energetică volumetrică mai redusă a hidrogenului în comparație cu cea a gazului natural”.
„Pentru distanțe lungi, injectarea hidrogenului prin conducte devine nerentabilă, 50% din conținutul energetic fiind pierdut atunci când este transportat pe distanțe de 6.000 – 6.500 km.
În cazul infrastructurii existente de gaz natural pot fi utilizate cantități reduse de hidrogen amestecat cu gaze naturale, fără ca acest proces să aibă un impact semnificativ, dar pe măsură ce ponderea hidrogenului crește, este posibil să apară probleme” – spune EPG.
Mitul 8: Hidrogenul poate fi amestecat cu gazele naturale în conductele existente
Există dovezi concrete privind fezabilitatea unei astfel de abordări (de exemplu, Winlaton, Marea Britanie, care utilizează un amestec de 80% gaz natural și 20% hidrogen sau testul proiectului pilot la nivelnațional 20HyGrid realizat de Delgaz în Dârlos), impactul privind reducerea emisiilor de CO2 ar fi minimal. Peste acest prag (20%), ar fi necesare modificări semnificative pentru diverse componente, întrucât concentrația maximă de hidrogen în conductele de gaze natural este afectată în mod semnificativ de fluctuațiile de presiune, de structura și de defectele existente. O provocare majoră la nivelul UE ar fi, de asemenea, varietatea ratelor de amestec de hidrogen permise, care ar putea constitui o barieră din perspectiva comercializării acestuia.
Mitul 9: Hidrogenul poate fi transportat cu ușurință pe distanțe mari
Pentru distanțe mai mici de 1,500 km, transportul hidrogenului prin conducte de gaz natural este, în general, opțiunea cea mai puțin costisitoare, fie prin reutilizarea infrastructurii existente, fie pe trasee de între sursele de producție și punctele de cerere. Ceea ce presupune investiții.
Pentru distanțe mai mari ar trebui ca H2 să fie convertit în amoniac sau în alți „de purtători de hidrogen lichid – organic (LOHC). „Ar putea fi o opțiune relativ rentabilă, dar conversiile vin cu pierderi semnificative de eficiență”.
Lichefierea hidrogenului pentru transport este mai costisitoare decât cea a gazelor naturale. H2 are nevoie de o răcire până la -253°C, „proces energointensiv, echivalent cu 25%-35% din conținutul energetic al hidrogenului transportat”.
Ar mai fi varianta transportului de electricitate cu care să se facă electroliza apei la nivel local. Varianta ar fi, „în anumite circumstanțe”, preferabilă conductelor sau transportului maritim.
Ar fi o „alternativă promițătoare”: prin cablurile de curent continuu de înaltă tensiune și de ultratensiune se transportă energia pe distanțe lungi sub formă de electroni, cu care se generează hidrogen la nivel local prin electroliza apei.
„Cu toate acestea, există, de asemenea, provocări asociate cu extinderea rețelei electrice existente”, amintește EPG.
Mitul 10: H2 face inutilă captarea CO2
Mitul susține că, dacă s-ar înlocui gazele cu H2 verde, nu s-ar mai pune problema poluării cu proporția de „emisii fugitive” de CO2 care nu pot fi captate în cazul H2 albastru (H2 obținut din combustibili fosili concomitent cu captarea CO2 rezultat din reacțiile chimice respective).
Hidrogenul hidrogenul nu este un absorbant puternic al radiației infraroșii, așa că nu acționează ca un agent direct gaz cu efect de sera. Totuși, are efecte nefericite, epuizează formațiuni chimice care apar în mod natural în atmosfera pământului și care reprezintă un mecanism cheie pentru îndepărtarea metanului, un gaz cu puternic efect de seră.
Cele 7 recomandări EPG privind utilizarea energetică a hidrogenul
„Oportunitățile utilizării hidrogenului sunt vaste, dar sprijinul public ar trebui să fie țintit cu grijă pentru a-l îndrepta spre obținerea de valoare ridicată și pentru a nu irosi resurse fără a se ajunge la beneficii climatice semnificative”, cred, în concluzie, autorii raportului Energy Policy Group (EPG), Alina Arsani (EPG Head of Energy Systems), Radu Cîrligeanu (EPG Senior Researcher), Alexandru Ciocan (EPG Senior Researcher), Mihai Constantin (EPG Researcher) și Mihnea Cătuti (EPG Head of Research).
Concluzia raportului este că „România ar putea beneficia de oportunitățile oferite de economia hidrogenului regenerabil prin adoptarea unei abordări pragmatice privind utilizarea optimă a acestuia”. Respectiv prin:
- întemeierea viziunii strategice naționale și a legislației specifice pe analize obiective, științifică, referitoare la oportunitățile și riscurile asociate;
- proiectul Strategiei Naționale a H2 trebuie aliniat cu strategia industrială a României, nu numai cu Planul Integrat Energetic și Climatic, respectiv cu obiectivele de decarbonizare. Perspectivele privind hidrogenul trebuie să fie realiste;
- „cartografierea și dezvoltarea oportunităților de finanțare specifice pentru hidrogenul regenerabil la nivel național;
- formarea resursei umane necesară;
- adoptarea unei abordări strategice privind importurile și exporturile de hidrogen;
- înțelegerea rolului important al stocării hidrogenului;
- atragerea de investitori în producția de echipamente pentru dezvoltarea economiei hidrogenului”.
(Citiți și: „Amestecul de gaze naturale și hidrogen, testat în premieră în România pe actualele rețele de distribuție”)
***
