În ultimii ani, țările din întreaga lume promovează dezvoltarea industriei energiei pe bază de hidrogen într-un ritm fără precedent. Conform raportului publicat în comun de Comisia Internațională pentru Energie pe bază de Hidrogen și McKinsey, peste 30 de țări și regiuni au lansat foaia de parcurs pentru dezvoltarea energiei pe bază de hidrogen, iar investițiile globale în proiecte de energie pe bază de hidrogen vor ajunge la 300 de miliarde de dolari americani până în 2030.
Energia hidrogenului este energia eliberată de hidrogen în procesul de schimbări fizice și chimice. Hidrogenul și oxigenul pot fi arse pentru a genera energie termică și pot fi, de asemenea, convertite în electricitate prin intermediul pilelor de combustie. Hidrogenul nu numai că are o gamă largă de surse, dar are și avantajele unei bune conductivități termice, a unui comportament curat și netoxic, precum și a unui conținut ridicat de căldură pe unitatea de masă. Conținutul de căldură al hidrogenului, la aceeași masă, este de aproximativ trei ori mai mare decât cel al benzinei. Este o materie primă importantă pentru industria petrochimică și combustibil pentru rachetele aerospațiale. Având în vedere apelul tot mai mare de a face față schimbărilor climatice și de a atinge neutralitatea carbonului, se așteaptă ca energia hidrogenului să schimbe sistemul energetic uman.
Energia hidrogenului este favorizată nu doar datorită emisiilor zero de carbon din procesul de eliberare, ci și pentru că hidrogenul poate fi utilizat ca purtător de stocare a energiei pentru a compensa volatilitatea și intermitența energiei regenerabile și pentru a promova dezvoltarea la scară largă a acesteia din urmă. De exemplu, tehnologia „electricitate în gaz” promovată de guvernul german are ca scop producerea de hidrogen pentru a stoca electricitate curată, cum ar fi energia eoliană și solară, care nu poate fi utilizată la timp, și pentru a transporta hidrogenul pe distanțe lungi pentru o utilizare eficientă ulterioară. Pe lângă starea gazoasă, hidrogenul poate apărea și sub formă de hidrură lichidă sau solidă, având o varietate de moduri de stocare și transport. Ca energie „de cuplare” rară, energia hidrogenului nu numai că poate realiza conversia flexibilă între electricitate și hidrogen, dar poate și construi o „punte” pentru a realiza interconectarea dintre electricitate, căldură, frig și chiar combustibili solizi, gazoși și lichizi, astfel încât să se construiască un sistem energetic mai curat și mai eficient.
Diverse forme de energie pe bază de hidrogen au multiple scenarii de aplicare. Până la sfârșitul anului 2020, deținerea globală de vehicule cu pile de combustie cu hidrogen va crește cu 38% față de anul precedent. Aplicarea la scară largă a energiei pe bază de hidrogen se extinde treptat din domeniul auto la alte domenii, cum ar fi transportul, construcțiile și industria. Atunci când este aplicată transportului feroviar și navelor, energia pe bază de hidrogen poate reduce dependența transportului pe distanțe lungi și de încărcături mari de combustibilii tradiționali de petrol și gaze. De exemplu, la începutul anului trecut, Toyota a dezvoltat și a livrat primul lot de sisteme de pile de combustie cu hidrogen pentru nave maritime. Aplicată în generarea distribuită, energia pe bază de hidrogen poate furniza energie și căldură pentru clădiri rezidențiale și comerciale. Energia pe bază de hidrogen poate, de asemenea, furniza direct materii prime eficiente, agenți reducători și surse de căldură de înaltă calitate pentru industria petrochimică, siderurgică, metalurgică și alte industrii chimice, reducând eficient emisiile de carbon.
Totuși, ca un tip de energie secundară, energia hidrogenului nu este ușor de obținut. Hidrogenul există în principal în apă și combustibili fosili sub formă de compuși pe Pământ. Majoritatea tehnologiilor existente de producție a hidrogenului se bazează pe energia fosilă și nu pot evita emisiile de carbon. În prezent, tehnologia de producție a hidrogenului din energie regenerabilă se maturizează treptat, iar hidrogenul cu emisii zero de carbon poate fi produs din generarea de energie regenerabilă și electroliza apei. Oamenii de știință explorează, de asemenea, noi tehnologii de producție a hidrogenului, cum ar fi fotoliza solară a apei pentru a produce hidrogen și biomasa pentru a produce hidrogen. Tehnologia de producție a hidrogenului nuclear, dezvoltată de Institutul de Energie Nucleară și Tehnologie Energetică Nouă al Universității Tsinghua, este așteptată să înceapă demonstrațiile în 10 ani. În plus, lanțul industriei hidrogenului include și depozitarea, transportul, umplerea, aplicarea și alte verigi, care se confruntă, de asemenea, cu provocări tehnice și constrângeri de costuri. Luând ca exemplu depozitarea și transportul, hidrogenul are o densitate scăzută și se scurge ușor la temperatură și presiune normale. Contactul pe termen lung cu oțelul va provoca „fragilizarea hidrogenului” și deteriorarea acestuia din urmă. Depozitarea și transportul sunt mult mai dificile decât cele ale cărbunelui, petrolului și gazelor naturale.
În prezent, multe țări se confruntă cu o cercetare completă în domeniul hidrogenului, întâmpinând dificultăți tehnice care trebuie depășite. Odată cu extinderea continuă a producției de energie pe bază de hidrogen, precum și a infrastructurii de stocare și transport, costul energiei pe bază de hidrogen are, de asemenea, un potențial mare de scădere. Cercetările arată că se așteaptă ca lanțul industriei energetice bazate pe hidrogen să scadă la jumătate până în 2030. Ne așteptăm ca dezvoltarea societății hidrogenului să accelereze.
Data publicării: 30 martie 2021