Pēdējos gados valstis visā pasaulē veicina ūdeņraža enerģijas nozares attīstību nepieredzētā tempā. Saskaņā ar Starptautiskās Ūdeņraža enerģijas komisijas un McKinsey kopīgi publicēto ziņojumu vairāk nekā 30 valstis un reģioni ir publicējuši ūdeņraža enerģijas attīstības ceļvedi, un globālās investīcijas ūdeņraža enerģijas projektos līdz 2030. gadam sasniegs 300 miljardus ASV dolāru.
Ūdeņraža enerģija ir enerģija, ko atbrīvo ūdeņradis fizikālu un ķīmisku pārmaiņu procesā. Ūdeņradi un skābekli var sadedzināt, lai radītu siltumenerģiju, un tos var arī pārveidot elektrībā, izmantojot degvielas elementus. Ūdeņradim ir ne tikai plašs avotu klāsts, bet tam ir arī laba siltumvadītspēja, tīrība un netoksiskums, kā arī augsts siltuma daudzums uz masas vienību. Ūdeņraža siltuma saturs tajā pašā masā ir aptuveni trīs reizes lielāks nekā benzīnam. Tas ir svarīgs izejmateriāls naftas ķīmijas rūpniecībā un degviela kosmosa raķetēm. Pieaugot aicinājumam risināt klimata pārmaiņu problēmas un sasniegt oglekļa neitralitāti, paredzams, ka ūdeņraža enerģija mainīs cilvēces energosistēmu.
Ūdeņraža enerģija ir iecienīta ne tikai tāpēc, ka tā atbrīvošanas procesā nerada oglekļa emisijas, bet arī tāpēc, ka ūdeņradi var izmantot kā enerģijas uzkrāšanas nesēju, lai kompensētu atjaunojamās enerģijas svārstīgumu un intermitējošu raksturu un veicinātu tās plaša mēroga attīstību. Piemēram, Vācijas valdības veicinātā tehnoloģija “no elektrības uz gāzi” ir paredzēta ūdeņraža ražošanai, lai uzglabātu tīru elektroenerģiju, piemēram, vēja un saules enerģiju, ko nevar izmantot laikā, un lai transportētu ūdeņradi lielos attālumos turpmākai efektīvai izmantošanai. Papildus gāzveida stāvoklim ūdeņradis var būt arī šķidrs vai ciets hidrīds, kam ir dažādi uzglabāšanas un transportēšanas veidi. Kā reta “savienojuma” enerģija, ūdeņraža enerģija var ne tikai realizēt elastīgu elektroenerģijas un ūdeņraža pārveidošanu, bet arī veidot “tiltu”, lai realizētu elektroenerģijas, siltuma, aukstuma un pat cietā, gāzes un šķidrā kurināmā savstarpējo savienojamību, lai izveidotu tīrāku un efektīvāku enerģijas sistēmu.
Dažādām ūdeņraža enerģijas formām ir vairāki pielietojuma scenāriji. Līdz 2020. gada beigām ūdeņraža degvielas elementu transportlīdzekļu īpašumtiesības pasaulē pieaugs par 38% salīdzinājumā ar iepriekšējo gadu. Ūdeņraža enerģijas plaša mēroga pielietojums pakāpeniski paplašinās no autobūves nozares uz citām jomām, piemēram, transportu, būvniecību un rūpniecību. Pielietojot dzelzceļa transportā un kuģos, ūdeņraža enerģija var samazināt tālsatiksmes un lielas kravnesības pārvadājumu atkarību no tradicionālajām naftas un gāzes degvielām. Piemēram, pagājušā gada sākumā Toyota izstrādāja un piegādāja pirmo ūdeņraža degvielas elementu sistēmu partiju jūras kuģiem. Pielietojot decentralizētā ražošanā, ūdeņraža enerģija var nodrošināt enerģiju un siltumu dzīvojamām un komerciālām ēkām. Ūdeņraža enerģija var arī tieši nodrošināt efektīvas izejvielas, reducētājus un augstas kvalitātes siltuma avotus naftas ķīmijas, dzelzs un tērauda, metalurģijas un citām ķīmiskajām rūpniecībām, efektīvi samazinot oglekļa emisijas.
Tomēr kā sekundārās enerģijas veidu ūdeņraža enerģiju nav viegli iegūt. Ūdeņradis galvenokārt ir atrodams ūdenī un fosilajā kurināmajā savienojumu veidā uz Zemes. Lielākā daļa esošo ūdeņraža ražošanas tehnoloģiju balstās uz fosilo enerģiju un nevar izvairīties no oglekļa emisijām. Pašlaik ūdeņraža ražošanas tehnoloģija no atjaunojamās enerģijas pakāpeniski attīstās, un nulles oglekļa emisijas ūdeņradi var ražot no atjaunojamās enerģijas enerģijas ražošanas un ūdens elektrolīzes. Zinātnieki arī pēta jaunas ūdeņraža ražošanas tehnoloģijas, piemēram, ūdens saules fotolīzi ūdeņraža ražošanai un biomasas izmantošanu ūdeņraža ražošanai. Tsinghua universitātes Kodolenerģijas un jauno enerģijas tehnoloģiju institūta izstrādātā kodolūdeņraža ražošanas tehnoloģija, kuras demonstrācija sāksies pēc 10 gadiem. Turklāt ūdeņraža nozares ķēdē ietilpst arī uzglabāšana, transportēšana, uzpildīšana, pielietošana un citas saites, kas arī saskaras ar tehniskām problēmām un izmaksu ierobežojumiem. Ņemot par piemēru uzglabāšanu un transportēšanu, ūdeņradim ir zems blīvums un tas normālā temperatūrā un spiedienā viegli noplūst. Ilgstoša saskare ar tēraudu izraisīs "ūdeņraža trauslumu" un tā bojājumus. Uzglabāšana un transportēšana ir daudz sarežģītāka nekā ogļu, naftas un dabasgāzes gadījumā.
Pašlaik daudzās valstīs jaunā ūdeņraža pētniecība rit pilnā sparā, un tehniskās grūtības ir jāpārvar. Līdz ar nepārtrauktu ūdeņraža enerģijas ražošanas, uzglabāšanas un transportēšanas infrastruktūras apjoma paplašināšanos, arī ūdeņraža enerģijas izmaksām ir liela iespēja samazināties. Pētījumi liecina, ka kopējās ūdeņraža enerģijas nozares ķēdes izmaksas līdz 2030. gadam, domājams, samazināsies uz pusi. Mēs sagaidām, ka ūdeņraža sabiedrības attīstība paātrināsies.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 30. marts