VIDEO Vožnja auta na vodik? Evo zašto su kritičari istovremeno u pravu i u krivu

Još je Jules Verne u 19. stoljeću zamislio da će se voda jednog dana koristiti kao gorivo. No vodik, koji iz nje može biti dobiven, nije izvor energije, već energent koji se mora prethodno proizvesti. Slično, koncept 'vodikovog gospodarstva' iz 1970-ih - u kojem bi se vodik proizvodio iz svih dostupnih izvora i zamijenio fosilna goriva - bio je više vizija nego ostvariva strategija.

Danas se vodik promatra kao prijenosnik energije koji bi mogao odigrati važnu ulogu u dekarbonizaciji. Ipak, kako tehnologija napreduje, raste i broj kritika - da se vodik proizvodi iz fosilnih goriva, da nema infrastrukture, da je neučinkovit i opasan. Površno gledano, mnoge su primjedbe opravdane. No potrebno ih je pažljivije analizirati.

Naveo je to prof. dr. sc. Frano Brabir s Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu, koji je proveo istraživanje u kojem se svaka pojedina primjedba i kritika na račun uporabe vodika detaljno analizira, uz obrazloženje zašto je djelomično točna, ali i zašto je u mnogim aspektima pogrešna - pri čemu se sve stavlja u kontekst šire energetske slike i dugoročne održivosti. Spoznaje do kojih je došao objedinio je u znanstveni rad objavljen na platformi Replica. Prenosimo ih u nastavku. K tome, laički nam je i približio - pogledajte i video-prilog koji donosimo!

Zašto i kako?

Vodik se, kao čist i neiscrpan prijenosnik energije, smatra ključnim za dekarbonizaciju energetskog sektora. No kako se sve više približava komercijalnoj primjeni u velikim razmjerima tako i kritike na njegov račun postaju sve glasnije. Kritičari često imaju pravo - ali samo iz svoje uske perspektive. Ono što im nedostaje su cjeloviti, stručno utemeljeni odgovori, širi kontekst i razumijevanje ukupne slike.

Cilj je ovog članka razotkriti i opovrgnuti brojne kritike koje se odnose na vodik i njegovu ulogu u dekarbonizaciji energetskog sustava.

Vodik nije izvor energije

Točno je da vodik nije izvor, već prijenosnik energije - poput električne struje mora se prethodno proizvesti. Danas se najviše vodika dobiva iz prirodnog plina, no taj se vodik uglavnom koristi u industriji, ne kao gorivo.

S obzirom na ciljeve dekarbonizacije, vodik se mora proizvoditi iz obnovljivih izvora, poput sunca, vjetra, bioplina i otpada. Ako se tako proizvede, može riješiti problem nestalne proizvodnje iz obnovljivih izvora, služeći kao sezonska pohrana energije. Njegova primjena prvo bi trebala biti zamjena za industrijski vodik dobiven iz fosilnih goriva, a potom i u sektorima gdje baterije nisu dovoljno učinkovite - primjerice u prometu, gdje su potrebni brzo punjenje i velika energetska gustoća.

Danas ne postoji infrastruktura za vodik

Infrastruktura za vodik u začetku je. U svijetu postoji tek nekoliko stotina punionica, većinom izgrađenih kroz subvencionirane projekte, dok su baterijska vozila znatno zastupljenija, a njihova infrastruktura razvijenija.

No ni elektroenergetska mreža nije spremna podržati sveobuhvatnu elektrifikaciju prometa. Kad bi sva vozila bila na struju, trebala bi se izgraditi puno gušća i snažnija mreža punionica, posebno u gradovima gdje kućno punjenje nije opcija. Zbog toga će u budućnosti trebati razvijati obje infrastrukture - i za električna i za vodikova vozila.

Baterijska električna vozila su učinkovitija

Baterije imaju znatno višu učinkovitost od vodika: više od 90 % uložene energije se iskoristi, dok se kod vodikovih vozila, zbog gubitaka u procesima proizvodnje, pohrane i pretvorbe, učinkovitost smanjuje na oko 30 %. Ipak, učinkovitost nije jedino što je važno.

Vodik ima prednosti u kontekstu brzog punjenja (nekoliko minuta), jednostavnijeg povećanja dosega (dovoljan je veći spremnik) te ukupne masene gustoće energije, koja može biti pogodna za vozila poput autobusa, taksija i kamiona.

Osim toga, pitanje sigurnosti, performansi u ekstremnim uvjetima, dugovječnosti, recikliranja i troška također utječe na izbor tehnologije. Zato je realno očekivati da će i baterijska i vodikova vozila imati svoju ulogu u budućnosti.

Nova paradigma u vrijednosti energije

Pretvaranje vodika u električnu energiju i obrnuto izrazito je neučinkovito - ukupna učinkovitost cijelog procesa je manja od 30 %. Međutim, ako se koristi višak obnovljive energije koja bi inače bila izgubljena, tada ta konverzija ima smisla. U tom kontekstu, predlaže se nova mjera - usergy (korisna energija), koja vrednuje korisnost energije, a ne samo njezinu termodinamičku učinkovitost.

Iako je iz perspektive eksergije (mogućnosti da energija obavi rad) pretvorba električne energije u toplinu ili vodik degradacija vrijednosti, ta se energija pohranjuje i koristi kad je potrebna. U takvom sustavu, vodik ima važnu ulogu kao gorivo ili sirovina u industriji, za dugoročno skladištenje i u prometu gdje elektrifikacija nije praktična.

Skladištenje vodika zahtijeva velike volumene

Vodik je vrlo lagan plin s malom gustoćom, pa zahtijeva velike volumene za skladištenje, čak i pri vrlo visokim tlakovima (350 - 700 bara). Na primjer, spremnik za 5 kg vodika (za 500 km dometa) pri 700 bara ima oko 126 litara, a za autobus s 40 kg vodika pri 350 bara treba oko 1700 litara.

U većim vozilima poput autobusa, spremnici se često postavljaju na krov, dok se kod osobnih vozila smještaju ispod ili iza stražnjih sjedala. Unatoč velikom volumenu, spremnici su uspješno integrirani u današnja vozila zahvaljujući inženjerskim rješenjima.

Uporaba vodika proizvodi mnogo vode

Spaljivanjem ili elektrokemijskom konverzijom vodika nastaje vodena para - 9 kg vode po 1 kg vodika. I fosilna goriva također proizvode vodu pri izgaranju (1,4–2,2 kg po kg goriva), pa u konačnici, vodeni otisak budućeg energetskog sustava s vodikom neće biti veći od današnjeg.

Osim toga, ista količina vode koja nastaje korištenjem vodika troši se i pri njegovoj proizvodnji elektrolizom. U usporedbi s prirodnim hidrološkim ciklusima, ukupna količina vodene pare iz energetskog sektora (danas i u budućnosti) je zanemariva.

Vodik je izuzetno opasan

Javno mišljenje često percipira vodik kao vrlo opasan zbog eksplozivnosti - ponajviše zbog nesreće zračnog broda Hindenburg. Ipak, čak i tada je više od polovice ljudi preživjelo, jer se plamen vodika diže okomito, ne šireći se vodoravno.

Vodik, kao i svako gorivo, nosi rizike, ali ih treba usporediti s poznatijim gorivima. Iako može curiti brže zbog svoje male molekule, njegovo curenje oslobađa manje energije od prirodnog plina. Također se raspršuje brže, što smanjuje rizik od zapaljenja.

Vodik gori u širokom rasponu koncentracija (4 - 75 %), ali je donja granica zapaljivosti (LFL) 4 %, što je više nego kod većine goriva. Unatoč niskoj energiji paljenja i brzoj brzini plamena, za eksploziju su potrebni vrlo specifični uvjeti - osobito visoka koncentracija vodika u zatvorenom prostoru.

U slučaju eksplozije, vodik ima najnižu eksplozivnu energiju po jedinici pohranjene energije - 22 puta manju od isparavanja benzina.

Njegov plamen je gotovo nevidljiv, ali proizvodi samo vodenu paru (bez dima ili čađe), što dodatno smanjuje sekundarne opasnosti.

U usporedbi s benzinom ili prirodnim plinom, vodik je u mnogim aspektima sigurniji, iako se često percipira suprotno zbog nepoznavanja fizikalnih karakteristika i pretjeranog fokusa na ekstremne scenarije.

Zaključak

Vodik nije rješenje za sve, ali ima jasno definiranu ulogu u prijelazu na održivu energiju. Vodikova vozila i baterijska električna vozila trebali bi dijeliti tržište i nadopunjavati se, a samo uravnotežen, informiran pristup omogućit će da vodik doprinese dekarbonizaciji prometa, industrije i energetike.

Replica je, napomenimo, digitalna platforma posvećena provjeri točnosti informacija u specijaliziranim područjima energije i računarstva. Platforma pruža neovisnu, znanstveno utemeljenu analizu medijskih informacija kako bi se smanjila prisutnost dezinformacija u javnom prostoru, uključujući medije i društvene mreže. Cilj je projekta - na čijem je čelu izv. prof. dr. sc. Petar Šolić sa splitskog FESB-a - jačanje otpornosti društva na dezinformacije u ključnim tehnološkim područjima, nudeći stručne recenzije i objašnjenja temeljena na dokazima iz stručnih i znanstvenih izvora.

@dalmatinskiportal

original sound - Dalmatinski portal