Τα τελευταία χρόνια, χώρες σε όλο τον κόσμο προωθούν την ανάπτυξη της βιομηχανίας ενέργειας από υδρογόνο με πρωτοφανή ταχύτητα. Σύμφωνα με την έκθεση που δημοσιεύθηκε από κοινού από τη διεθνή Επιτροπή Ενέργειας Υδρογόνου και τη McKinsey, περισσότερες από 30 χώρες και περιοχές έχουν δημοσιεύσει τον οδικό χάρτη για την ανάπτυξη της ενέργειας από υδρογόνο και οι παγκόσμιες επενδύσεις σε έργα ενέργειας από υδρογόνο θα φτάσουν τα 300 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ έως το 2030.
Η ενέργεια του υδρογόνου είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται από το υδρογόνο κατά τη διαδικασία φυσικών και χημικών αλλαγών. Το υδρογόνο και το οξυγόνο μπορούν να καούν για να παράγουν θερμική ενέργεια και μπορούν επίσης να μετατραπούν σε ηλεκτρική ενέργεια από κυψέλες καυσίμου. Το υδρογόνο όχι μόνο έχει ένα ευρύ φάσμα πηγών, αλλά έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της καλής αγωγιμότητας θερμότητας, του καθαρού και μη τοξικού, και της υψηλής θερμότητας ανά μονάδα μάζας. Η θερμική περιεκτικότητα του υδρογόνου στην ίδια μάζα είναι περίπου τριπλάσια από αυτή της βενζίνης. Είναι μια σημαντική πρώτη ύλη για την πετροχημική βιομηχανία και καύσιμο ενέργειας για αεροδιαστημικούς πυραύλους. Με την αυξανόμενη ανάγκη αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής και επίτευξης ουδετερότητας άνθρακα, η ενέργεια του υδρογόνου αναμένεται να αλλάξει το ανθρώπινο ενεργειακό σύστημα.
Η ενέργεια από υδρογόνο ευνοείται όχι μόνο λόγω των μηδενικών εκπομπών άνθρακα κατά τη διαδικασία απελευθέρωσης, αλλά και επειδή το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας αποθήκευσης ενέργειας για να αντισταθμίσει την ασταθή και τη διακοπτόμενη χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και να προωθήσει την ανάπτυξη της τελευταίας σε μεγάλη κλίμακα. Για παράδειγμα, η τεχνολογία «ηλεκτρικής ενέργειας σε αέριο» που προωθείται από τη γερμανική κυβέρνηση αποσκοπεί στην παραγωγή υδρογόνου για την αποθήκευση καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, η οποία δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με την πάροδο του χρόνου, και στη μεταφορά υδρογόνου σε μεγάλη απόσταση για περαιτέρω αποτελεσματική αξιοποίηση. Εκτός από την αέρια κατάσταση, το υδρογόνο μπορεί επίσης να εμφανιστεί ως υγρό ή στερεό υδρίδιο, το οποίο έχει μια ποικιλία τρόπων αποθήκευσης και μεταφοράς. Ως μια σπάνια «συνδεδεμένη» ενέργεια, η ενέργεια από υδρογόνο μπορεί όχι μόνο να πραγματοποιήσει την ευέλικτη μετατροπή μεταξύ ηλεκτρικής ενέργειας και υδρογόνου, αλλά και να δημιουργήσει μια «γέφυρα» για να πραγματοποιήσει τη διασύνδεση ηλεκτρικής ενέργειας, θερμότητας, κρύου, ακόμη και στερεών, αερίων και υγρών καυσίμων, έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα πιο καθαρό και αποδοτικό ενεργειακό σύστημα.
Διάφορες μορφές ενέργειας υδρογόνου έχουν πολλαπλά σενάρια εφαρμογής. Μέχρι το τέλος του 2020, η παγκόσμια ιδιοκτησία οχημάτων κυψελών καυσίμου υδρογόνου θα αυξηθεί κατά 38% σε σύγκριση με το προηγούμενο έτος. Η εφαρμογή μεγάλης κλίμακας της ενέργειας υδρογόνου επεκτείνεται σταδιακά από τον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας σε άλλους τομείς όπως οι μεταφορές, οι κατασκευές και η βιομηχανία. Όταν εφαρμόζεται στις σιδηροδρομικές μεταφορές και τα πλοία, η ενέργεια υδρογόνου μπορεί να μειώσει την εξάρτηση της μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων και υψηλού φορτίου από τα παραδοσιακά καύσιμα πετρελαίου και φυσικού αερίου. Για παράδειγμα, στις αρχές του περασμένου έτους, η Toyota ανέπτυξε και παρέδωσε την πρώτη παρτίδα συστημάτων κυψελών καυσίμου υδρογόνου για θαλάσσια πλοία. Εφαρμοσμένη στην κατανεμημένη παραγωγή, η ενέργεια υδρογόνου μπορεί να παρέχει ενέργεια και θερμότητα για οικιστικά και εμπορικά κτίρια. Η ενέργεια υδρογόνου μπορεί επίσης να παρέχει άμεσα αποδοτικές πρώτες ύλες, αναγωγικά μέσα και πηγές θερμότητας υψηλής ποιότητας για πετροχημικές, σιδηρουργικές, μεταλλουργικές και άλλες χημικές βιομηχανίες, μειώνοντας αποτελεσματικά τις εκπομπές άνθρακα.
Ωστόσο, ως είδος δευτερογενούς ενέργειας, η ενέργεια του υδρογόνου δεν είναι εύκολο να αποκτηθεί. Το υδρογόνο υπάρχει κυρίως στο νερό και στα ορυκτά καύσιμα με τη μορφή ενώσεων στη γη. Οι περισσότερες από τις υπάρχουσες τεχνολογίες παραγωγής υδρογόνου βασίζονται στην ενέργεια από ορυκτά καύσιμα και δεν μπορούν να αποφύγουν τις εκπομπές άνθρακα. Προς το παρόν, η τεχνολογία παραγωγής υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ωριμάζει σταδιακά και υδρογόνο μηδενικών εκπομπών άνθρακα μπορεί να παραχθεί από την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την ηλεκτρόλυση νερού. Οι επιστήμονες διερευνούν επίσης νέες τεχνολογίες παραγωγής υδρογόνου, όπως η ηλιακή φωτόλυση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου και η βιομάζα για την παραγωγή υδρογόνου. Η τεχνολογία παραγωγής πυρηνικού υδρογόνου που αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Πυρηνικής Ενέργειας και Νέας Ενεργειακής Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου Tsinghua αναμένεται να ξεκινήσει την επίδειξη σε 10 χρόνια. Επιπλέον, η αλυσίδα της βιομηχανίας υδρογόνου περιλαμβάνει επίσης αποθήκευση, μεταφορά, πλήρωση, εφαρμογή και άλλους κρίκους, οι οποίοι αντιμετωπίζουν επίσης τεχνικές προκλήσεις και περιορισμούς κόστους. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την αποθήκευση και τη μεταφορά, το υδρογόνο έχει χαμηλή πυκνότητα και είναι εύκολο να διαρρεύσει υπό κανονική θερμοκρασία και πίεση. Η μακροχρόνια επαφή με τον χάλυβα θα προκαλέσει «ευθραυστότητα του υδρογόνου» και ζημιά στον τελευταίο. Η αποθήκευση και η μεταφορά είναι πολύ πιο δύσκολες από τον άνθρακα, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.
Προς το παρόν, πολλές χώρες βρίσκονται σε πλήρη εξέλιξη σε όλες τις πτυχές της νέας έρευνας για το υδρογόνο, με τις τεχνικές δυσκολίες να αντιμετωπίζουν προσπάθειες. Με τη συνεχή επέκταση της κλίμακας παραγωγής ενέργειας από υδρογόνο και των υποδομών αποθήκευσης και μεταφοράς, το κόστος της ενέργειας από υδρογόνο έχει επίσης μεγάλο περιθώριο μείωσης. Η έρευνα δείχνει ότι το συνολικό κόστος της αλυσίδας της βιομηχανίας ενέργειας από υδρογόνο αναμένεται να μειωθεί κατά το ήμισυ έως το 2030. Αναμένουμε ότι η κοινωνία του υδρογόνου θα επιταχυνθεί.
Ώρα δημοσίευσης: 30 Μαρτίου 2021