Krytycznie o wodorze – raport z konferencji IEEE

Krytycznie o wodorze – raport z konferencji IEEE

W październikowym sprawozdaniu z konferencji organizowanych przez IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) zamieszczono analizę opłacalności stosowania wodoru jako źródła energii. Z przedstawionych rozważań wynika, że ten sposób pozyskiwania energii jest ekonomicznie nieuzasadniony. Autor raportu, Ulf Bossel, ekspert z dziedziny ogniw paliwowych, jest zdania, że stosowanie wodoru jako źródła energii powinno ograniczyć się do specjalistycznych zastosowań, np. w łodziach podwodnych albo statkach kosmicznych.

W swoich badaniach Bossel pokazuje, że więcej energii elektrycznej pochłaniają takie procesy jak separacja wodoru z nośników takich jak woda, gaz ziemny, czy biomasa i sprężanie lub skraplanie go a następnie przetransportowanie do odbiorców, niż jest się w stanie zaoszczędzić dzięki jego stosowaniu. Dodatkowo straty energii podczas zamiany wodoru na elektryczność w ogniwach paliwowych powodują, że jesteśmy w stanie wykorzystać jedynie 25% potencjału tego paliwa. Bossel przekonuje, że raz wytworzonej z odnawialnych źródeł energii, np. wiatru, energii elektrycznej nie warto marnować na energochłonny proces produkcji wodoru, lecz lepiej wykorzystać ją bezpośrednio do np. napędzania pojazdów.

Bossel przeanalizował po kolei procesy występujące podczas pozyskiwania i dostarczania wodoru jako nośnika energii, zaczynając od syntezy gazu, poprzez przechowywanie i kończąc na dystrybucji. Z jego obserwacji wynika, że już w procesie wydzielania wodoru z wody przy użyciu procesu elektrolizy zużywane są znaczne ilości energii elektrycznej i wody. Z kolei przechowywanie ciekłego wodoru wiąże się ze stratą części gazu, który ze względów bezpieczeństwa musi mieć możliwość częściowego odparowania. Oznacza to, że z nieużywanego przez dwa tygodnie samochodu napędzanego paliwem wodorowym wyparowałaby połowa paliwa. Również koszty dystrybucji wodoru, który sam w sobie nie jest źródłem energii lecz tylko jej nośnikiem, są większe niż w przypadku transportu gazu ziemnego czy benzyny.

Raport podaje, że przy wykorzystaniu obecnych metod konwersji wodoru (w tym elektrolizy), sprawność cyklu nie przewyższa 30% (dla porównania sprawność cyklu dla nowoczesnych baterii wynosi 80%). W rozpatrywanych przypadkach ilość energii odebranej przewyższa ilość energii dostarczonej do obiegu w stosunku 3:4 (uzysk na poziomie 25-30%). Straty są na tyle duże, że nawet najbardziej wydajne ogniwo paliwowe, które w ostatnim etapie całego cyklu zamienia wodór w elektryczność, nie jest w stanie ich nadrobić.

Aby zilustrować swoje wnioski Bossel podaje przykład, że w celu dostarczenia do końcowego odbiorcy wodoru w postaci umożliwiającej np. napędzanie pojazdu, potrzebne są cztery standardowe elektrownie zasilane odnawialnymi źródłami energii, z których po uwzględnieniu całego procesu tylko jedna wytwarza energię faktycznie trafiającą do odbiorcy. Jego zdaniem tego stanu rzeczy nie zmienią pojawiające się udoskonalone technologie. Sprawność na poziomie 25 % jest efektem koniecznych do przeprowadzenia procesów i właściwości samego wodoru, czyli małej gęstości i bardzo niskiej temperatury wrzenia. Zwiększają one ilość energii potrzebnej do sprężania lub skraplania gazu oraz koszty jego przechowywania. W efekcie energia otrzymywana z wodoru i ogniw paliwowych jest czterokrotnie droższa niż elektryczność pozyskiwana z sieci.

Zdaniem Bossel’a jednym ze sposobów na rozwiązanie narastających problemów energetycznych jest opracowanie wydajnego sposobu dostarczania energii wprost z odnawialnych źródeł energii do odbiorcy. Bossel postuluje, aby jako nośnik energii stosować bezpośrednio ładunek elektryczny, dzięki czemu uzyska się wysoką sprawność przesyłu i konwersji końcowej. Uniknie się w ten sposób słabo opanowanych i nieefektywnych przemian fizyko-chemicznych. W procesie wytwarzania energii z wodoru takie przemiany występują dwukrotnie: najpierw podczas elektrolizy a następnie w ogniwach paliwowych lub silnikach na wodór.

(au)