Vodik kao podrška izvorima obnovljive energije

Vodik nikada neće imati dominantnu ulogu, nego će biti komplementarno rješenje za obnovljive izvore energije. Dominantna uloga će biti električne energije, ali neće se moći baš sve elektrificirati. Dakle, uloga vodika će biti u industriji, kao sirovina i kao energent u prometu i za sezonsku pohranu energije, govori nam profesor emeritus dr. sc. Frano Barbir, osnivač i voditelj Laboratorija za vodikove tehnologije na Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Splitu.

Frano Barbir

Teško opravdanje

Puno se govori i piše o obnovljivim i neobnovljivim izvorima energije, budućnosti planeta, hoćemo li sami sebe dokrajčiti pretjeranim sagorijevanjem fosilnih goriva i koje su mu alternative. Jedna od njih koja se danas sve više spominje je i vodik.

Kakva je budućnost vodika kao energenta i koje će biti njegove upotrebe, govori nam profesor Barbir, a dotaknuli smo se i izvora energije općenito, od kojih smo izdvojili nuklearnu energiju. Naš sugovornik se s time ne slaže, no prvo na temu - vodik.

Uvodno ističe da se vodik kao energent predlaže i uvodi isključivo u svrhu dekarbonizacije energetskog sektora. Izvan tog konteksta teško je naći tehnička i ekonomska opravdanja za uvođenje vodika. No, smatra i da je problem globalnog zatopljenja kao posljedice izgaranja fosilnih goriva prevelik, a da bi ga se ignoriralo te stoga treba tražiti rješenja u obnovljivim izvorima energije, uz koje će biti potreban i vodik.

Dodaje da su tehnologije za proizvodnju, pohranu i korištenje vodika spremne, jedini tehnički problem koji možda postoji je pohrana velikih količina vodika koje će biti potrebne kad se on bude koristio kao sezonski spremnik energije.

Proizvodnja vodika jest skupa, jer se on proizvodi iz skupe električne energije, a i oprema za proizvodnju, pohranu i korištenje vodika je skupa. No, dodaje da je skupa zato što se vodik ne proizvodi u velikim količinama. Prema EU strategiji za vodik, u drugoj fazi, u razdoblju od 2025. do 2030. godine, vodik bi trebao postati sastavni dio integriranog energetskog sustava uz strateški cilj instalacije elektrolizatora kapaciteta najmanje 40 GW za proizvodnju do 10 milijuna tona obnovljivog vodika.

- To se čini upravo s ciljem kako bi masovna proizvodnja elektrolizatora rezultirala smanjenjem cijene. Ali ono što se trenutno događa je upravo suprotno - potražnja za elektrolizatorima premašuje proizvodnju i zbog toga su i cijene i rokovi isporuke elektrolizatora porasli upravo kao rezultat provođenja Europske strategije za vodik, kaže Barbir.

Dodaje da se vodik koji se danas koristi u industriji proizvodi uglavnom iz prirodnog plina.

Sezonska pohrana

Ako bi se taj vodik zamijenio vodikom proizvedenim iz obnovljivih izvora energije, postigle bi se velike uštede emisija stakleničkih plinova ugljičnog dioksida i metana te bi to trebao biti prvi prioritet. Takav bi se vodik mogao također koristiti u prometu.

- Vodik za dekarbonizaciju prometa ima prednost nad baterijama u brzini punjenja i u težini. Stoga bi se vodik mogao koristiti za vozila gdje su te dvije prednosti važne, na pr. za taksi vozila, kamione, autobuse i vlakove na prugama koje bi bilo neekonomično elektrificirati, na primjer na trasama dužim od sto kilometara na kojima prometuje manje od deset vlakova dnevno. Vodik za skladištenje energije dolazi u obzir tek onda kad budemo imali viškove energije iz obnovljivih izvora energije u periodima kada je proizvodnja iz sunca i vjetra veća od trenutne potrošnje. I tu opet moramo usporediti baterije s vodikom jer električnu energiju možemo pohraniti i u baterijama i to znatno efikasnije nego u vodik. Ali baterije su dobre za pohranu manjih količina energije za kraće vrijeme, ali za sezonsku pohranu energije trebat će vodik, opisuje naš sugovornik.

S našom konstatacijom da su nuklearna energija, a i adekvatno proizveden vodik, puno čišći i energetski učinkovitiji od solarnih elektrana i vjetroelektrana, koje ostavljaju i loš utjecaj na okoliš, krčenjem šuma i narušavanjem staništa životinja, odnosno da bi se velika većina, ako ne i sve, potrebe za energijom u Europi riješile izgradnjom nuklearki, a vodik se može koristiti kao pogonsko gorivo za automobile, brodove, neće se složiti.

Barbir kaže da se učinkovitost nuklearki i solarnih ili vjetroelektrana ne može uspoređivati, jer iako je učinkovitost pretvaranja sunčevog zračenja u električnu energiju oko 15 posto, učinkovitost pretvaranja energije vjetra u električnu energiju oko 30 posto, a učinkovitost pretvaranja toplinske energije iz nuklearnog reaktora u električnu oko 40 posto, te se učinkovitosti ne mogu uspoređivati, podcrtava nam, jer ne koriste iste početne resurse.

- Nuklearna energija je jednostavno preskupa i gradnja traje predugo. Znam, puno se u zadnje vrijeme govori o malim nuklearnim reaktorima, ali i o fuziji, no ta su rješenja na dugačkom štapu odnosno nekoliko decenija daleko. Nama trebaju rješenja sada. Tranzicija je već započela, kaže.

Nuklearni otpad

Ne slaže se da je nuklearna energija čišća od obnovljivih izvora energije.

- Nuklearna energija generira nuklearni otpad čije zbrinjavanje ni dan danas nije riješeno. Rješenje da ga zakopamo negdje u zemlju, zalijemo betonom i pustimo da se i dalje radioaktivno raspada nije rješenje, jer taj problem ostavljao budućim generacijama, govori.

Smatra da je utjecaj vjetroelektrana i solarnih elektrana na okoliš neusporedivo manji nego sadašnjih energenata.

- Naravno da je neprihvatljivo radi postavljanja vjetroelektrana i solarnih elektrana krčiti šume, ima dovoljno prostora na koje se mogu postaviti koji ne zahtijevaju krčenje šuma. Također, daleko više ptica strada zbog staklenih nebodera nego od vjetroturbina, pa ipak nikome ne pada na pamet zabranjivati ih. Ljudi očito ne shvaćaju ozbiljnost klimatskih promjena koje nastaju kao posljedica izgaranja fosilnih goriva. Kako bismo usporili globalno zagrijavanje, potrebna je dekarbonizacija energetskog sektora. Ali bojim se da ignoriranjem ili čak negiranjem znanstvenih činjenica svijet ide u krivom smjeru, u kojem nam ni obnovljivi izvori ni vodik proizveden iz njih neće biti potrebni. U tom slučaju, »džaba smo krečili«, kako bi napisao neki umjetnik grafita, podcrtava.

O nuklearnoj energiji će zaključiti da sadašnje nuklearke treba svakako koristiti, dok god su sigurne, da nove nema smisla graditi, jer su preskupe, ali i da treba istraživati nove tehnologije, odnosno male reaktore i fuzije.

- I da, vodik bi se svakako dobro nadopunjavao s pristupačnijom nuklearnom energijom, zaključuje.

Sedam projekata 

Frano Barbir Laboratorij za vodikove tehnologije pokrenuo je na splitskom FESB-u još 2008. godine. Laboratorij je uz pomoć sredstava EU-a, Hrvatske zaklade za znanost i Marie Curie Reintegration Granta opremljen za testiranje i karakterizaciju elektrokemijskih uređaja, naprimjer gorivnih članaka i elektrolizatora, a u zadnje vrijeme i elektrokemijskih kompresora vodika. Trenutno rade na čak sedam projekata, surađuju s tvrtkama kao što su »Končar« i AtlasCopco, te s istraživačima iz Italije, Australije, UK-a i Kine.

Naš sugovornik je u mirovini, no na pola radnog vremena radi isključivo na projektima, a njegovu istraživačku grupu čini troje istraživača inače stalno zaposlenih na FESB-u, jedan postdoktorand, dvoje doktoranada, troje stručnih suradnika i dva laboranta. Na jednom od projekata, LUMINIH2, također sudjeluje prof. Damir Jakus, i njegova tri suradnika s Zavoda za elektroenergetiku na FESB-u. Dakle, sve skupa oko 15 zaposlenih.