Bănuiesc că cei mai mulți dintre dumneavoastră sunt de acord că trebuie să trecem la tehnologii care nu produc efecte de seră, pentru a limita încălzirea climei terestre. Una dintre soluții este folosirea hidrogenului, atât ca sursă de energie cât și ca o metodă eficientă de stocare a ei. Dincolo de entuziasmul ingineresc există numeroase probleme economice. Despre ele vreau să vă povestesc în textul următor.
Ideea acestui articol mi-a venit după ce am citit un raport al firmei britanice de contabilitate PricewaterhouseCoopers (PwC). În acesta se evalua a starea proiectelor bazate pe hidrogen verde la nivel mondial. Vă reamintesc că hidrogenul verde este produs prin disocierea apei folosind energie regenerabilă. Hidrogenul verde ar putea fi folosit ca mijloc de stocare de energie sau pentru alimentarea directă a vehiculelor. În unele țări, este considerată o parte esențială a tranziției către energie curată. Din păcate, se arată în raport, în prezent, aproape tot hidrogenul (> 95%) din întreaga lume este produs în schimb din metan.
Citez din raport: ”Hidrogenul curat este considerat la nivel mondial ca soluție pentru decarbonizarea unora dintre sectoarele economice dificile, inclusiv producția de oțel, industria chimică și transportul cu camioane pe distanțe lungi, precum și o materie primă pentru combustibilii necesari aviației și transportului maritim. Din acest motiv, hidrogenului i sa acordat un rol semnificativ în strategiile naționale și regionale de limitare a schimbărilor climatice. Acestea includ obiectivul UE de a utiliza 20 de milioane de tone de hidrogen curat (care include hidrogen cu emisii scăzute de carbon și hidrogen regenerabil) până în 2030, ca parte a obiectivului său de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu 55% până în același an.1 SUA estimează că înlocuirea combustibililor fosili cu hidrogen curat ar putea reduce emisiile totale cu 10% până în 2050. În ciuda acestor ambiții, la nivel global, piața se află în fazele sale foarte incipiente și progresul a fost – cu câteva excepții – destul de lent. Acest lucru este evidențiat de decalajul semnificativ dintre capacitatea proiectelor cu hidrogen curat care au fost anunțate, care este de 840 gigawați (GW), și capacitatea proiectelor care au ajuns la decizia finală de investiție sau sunt în curs de construcție, care este doar 15 GW sau 1,8%.”
Trebuie să precizez că hidrogenul cu emisii scăzute de carbon este obținut cu energie produsă prin tehnologiile clasice iar carbonul rezultat este sechestrat prin diferite metode. O metodă pentru producerea hidrogenului cu emisii scăzute de carbon se bazează pe reformarea gazelor naturale. Aceasta este o tehnologie avansată și matură. În prezent circa 95% din hidrogenul produs în Statele Unite este produs prin reformarea gazului metan.
Cum funcționează această tehnologie? Sunt folosiți aburi de apă la temperatură înaltă (700°C–1.000°C) care trec prin gazul metan. Prin reacția dintre metan și aburi, la o presiune de 3-25 barr, în prezența unui catalizator, rezultă hidrogen, monoxid de carbon și o cantitate mică de dioxid de carbon. Reformarea cu abur este endotermă, adică trebuie furnizată căldură din exterior pentru ca reacția să continue.
În etapa următoare, în ceea ce se numește „reacția de schimbare apă-gaz”, monoxidul de carbon și aburul reacționează, folosind un catalizator, pentru a produce dioxid de carbon și mai mult hidrogen. Într-o etapă finală a procesului numită „adsorbție prin fluctuație de presiune”, dioxidul de carbon și alte impurități sunt îndepărtate din fluxul de gaz, obținându-se astfel hidrogen aproape pur. Evident, dioxidul de carbon rezultat este capturat prin diferite metode și nu este eliberat în atmosfera terestră.
În cazul Europei, zona în care au fost anunțate cele mai multe proiecte pe bază de hidrogen, cifrele sunt clare. Ar fi necesare capacități de aproximativ 120 GW pentru a atinge obiectivul de a produce 10 milioane de tone de hidrogen regenerabil în UE. până în 2030. Pentru a atinge acest obiectiv, ar trebui să fie adăugate anual capacități de aproximativ 20 GW în următorii șase ani. Cu toate acestea, în ultimii doi ani, doar 1 GW pe an a ajuns la decizia finală de investiție – ceea ce încă nu înseamnă că a fost construit. Aproape toate proiectele de hidrogen curat anunțate sunt încă într-o fază de concept sau demo – doar proiectele de aproximativ 3 GW de capacitate de electrolizor ajunseseră în faza finală de investiție sau fază de construcție din 2023.
La nivel mondial vor fi necesare capacități care să producă 100 de milioane de tone de hidrogen curat până în 2030, pentru a îndeplini obiectivele climatice stabilite în cadrul conferinței de la Paris. Până în 2050, volumul necesar pentru decarbonizarea economiei globale va fi de 500 de milioane de tone, care ar include probabil în continuare hidrogen cu emisii scăzute de carbon din cauza faptului că el poate fi produs fiabil și cu costuri mai mici. Cu toate acestea, în prezent, capacități de doar aproximativ 14 GW sunt operaționale la nivel global, ceea ce este suficient pentru a produce aproximativ 1 milion de tone de hidrogen. Pentru a crește acest volum o sută de ori până în 2030 și de 500 de ori până în 2050, nu există timp de pierdut în construirea capacității de producție la nivel mondial. În următoarele capitole, este strict necesar să se construiască într-un ritm din ce în ce mai rapid de instalații de producere a hidrogenului.
Trebuie să ținem seama că, în UE, prețul hidrogenului din surse regenerabile este cuprins între 200 – 250 EUR pe MWh și costurile pentru producerea de hidrogen cu emisii scăzute de carbon este cuprins între 100 – 150 EUR pe MWh, în timp ce gazele naturale costă între 25 și 40 EUR pe MWh (plus € 15 – 20 EUR per MWh pentru sistemul de comercializare a emisiilor de carbon, ETS). Potențialii cumpărători sunt clari, dar este necesară o finanțare substanțială pentru a reduce decalajul de costuri dintre hidrogenul regenerabil și combustibilii fosili. În raport se arată că: ”Este necesar mai mult sprijin financiar pentru a reduce riscul pentru cumpărătorii industriali. Un exemplu pozitiv este sprijinul pentru tranziția către o producție de oțel mai durabilă în UE, în special în Germania. Toți producătorii de oțel au primit finanțare semnificativă (aproximativ 10 miliarde EUR în total) pentru a investi în fabrici producătoare oțel cu emisii scăzute de carbon, iar una dintre companii a început deja să cumpere hidrogen curat pentru fabricile ei.”
Producătorii germani se îndreaptă către o economie bazată pe hidrogen din mai multe motive: există finanțări care acoperă decalajul de costuri, se așteaptă ca unii clienți să accepte costul mai mare al oțelului cu emisii reduse de carbon, iar finanțarea pe care o pe care o primesc producătorii de oțel le impune să treacă treptat de la utilizarea gazelor naturale la hidrogen.
Scăderea recentă a prețurilor la gazele naturale a făcut ca hidrogenul cu emisii scăzute de carbon să devină opțiunea mai rentabilă în comparație cu hidrogenul regenerabil, cu un cost care este cu aproximativ 50 până la 60% mai mic pentru proiectele finanțate în 2023. Strategia națională Germaniei indică, de asemenea, o poziție mai blândă față de hidrogenul cu emisii scăzute de carbon. Această schimbare creează oportunități pentru producătorii de hidrogen cu emisii scăzute de carbon care doresc să producă sau să exporte în Germania, beneficiind de o serie de stimulente financiare
În raport se arată că ”pentru a îndeplini obiectivele UE privind producția și importul de hidrogen, este nevoie de o mai bună coordonare, construirea de conducte pentru transportul combustibilului dinspre țările în care se produce hidrogen curat mai ieftin (de exemplu, Spania) și locurile unde va fi folosit. Inițiativa European Hydrogen Backbone (EHB) este o infrastructură concepută pentru realizarea a 5 coridoare de conducte în Europa, și conectarea Europei cu regiunile învecinate cu potențial de export.”
Dincolo de conducte, Europa va construi terminale de amoniac și o infrastructură de cracare pentru a permite livrarea hidrogenului pe mare, inclusiv din Orientul Mijlociu. În prezent, amoniacul pare să fie cea mai bună modalitate prin care hidrogenul poate fi transportat pe cale navală.
Totuși, din păcate, nu ne putem aștepta la o scădere a prețului hidrogenului, din cauza creșterii costurilor pentru construcția instalațiilor de producție, din cauza ratelor mari ale dobânzilor și creșterii prețurilor materialelor de construcție. Asta „făcând proiectele care înainte erau profitabile să devină neprofitabile”. PwC estimează că electrolizoarele costă, în medie, în prezent între 2-3 milioane EUR per megawatt (sau 2-3 miliarde EUR per GW).
Un alt obstacol pentru dezvoltarea hidrogenului din surse regenerabile, în special în Europa, este legat de ritmul de construcție de noi centrale electrice bazate pe energia eoliană și solară. „Ar fi nevoie de aproximativ 500 TWh de energie electrică pentru a produce 10 milioane de tone de hidrogen regenerabil, așa că pe baza unei turbine eoliene care produce 20 GWh de energie electrică pe an, ar fi necesare 25.000 de turbine noi pentru a acoperi doar necesarul de electricitate pentru electrolizoare”, se arată în raportul PwC. În raport se arată, de asemenea, că, în Germania, consumul net de energie electrică în 2022 a fost de 491 TWh – iar în întreaga Europă, cererea este de așteptat să crească, pe măsură ce mai multe industrii și transporturile se vor electrifica. De exemplu, automobilele și camioanele electrice din Europa ar adăuga o cerere suplimentară de 130 TWh de energie regenerabilă până în 2030 și 350 TWh până în 2040. În raportul PwC se subliniază, de asemenea, lipsa unui sprijin guvernamental suficient, în special având în vedere întârzierile acordate subvențiilor mari în Europa, cum ar fi schema de proiecte importante de interes european comun (IPCEI).
PwC mai arată în timp ce unele locații precum Algeria sau Tunisia din Africa de Nord ar putea folosi conductele de gaz existente pentru a exporta volume de H2 în Europa, lipsesc stimulentele și există un risc politic ridicat ceea ce a împiedicat companiile să investească în aceste regiuni.
Se așteaptă ca SUA să fie un exportator major de hidrogen și derivate ale acestuia în Europa, deoarece creditul fiscal pentru producția de H2 curat de până la 3 USD/kg ar putea permite unul dintre cele mai ieftine costuri de producție din lume.
Cu toate acestea, din cele 2,8 milioane de tone pe an de capacitate de producție care urmează să fie conectată anul viitor, două milioane de tone vor fi hidrogen cu emisii scăzute de carbon, mai degrabă decât cel produs din resurse regenerabile, destinate consumului local și exportului în Asia. Chiar și până în 2030, când se preconizează că 9,3 milioane de tone de capacitate anuală de producție vor fi finalizate, șapte milioane de tone vor fi cu emisii scăzute de carbon, precizează PwC.
Încheiere
Sper că v-a fost util textul pe care tocmai l-ați, deși am pus accentul, ca și PwC, asupra problemelor economice. Lucrurile nu sunt atât de sumbre precum ar putea să pară. Am convingerea că, pe măsură ce oamenii obișnuiți vor începe să conștientizeze riscurile asociate încălzirii climei, provocată de emisiile de gaze cu efect de seră generate de activitățile umane, se vor exercita presiuni asupra factorilor de decizie politică, ceea ce va duce la introducerea de stimulente viabile pentru a se trece la o economie bazată pe hidrogen. Și, să nu uităm, geniul inginerilor, ca de obicei, va genera soluții tehnologice mai eficiente pentru producerea hidrogenului, de exemplu, prin imitarea procesului de fotosinteză.
