Heliogen se snaží posílit udržitelnou budoucnost tím, že odemkne sílu slunečního světla, která nahradí fosilní paliva. Dnes existuje obrovská příležitost k dekarbonizaci průmyslového sektoru a snížení emisí z dopravy. Zelený vodík by mohl být odpovědí.
Proč vodík?
Vodík je silný, přenosný nosič energie, který může vyrábět elektřinu, energetiku a umožnit dopravu. Na rozdíl od fosilních paliv se při spalování vodíku vytváří pouze voda jako vedlejší produkt, což znamená, že nevznikají žádné škodlivé emise skleníkových plynů. Z tohoto důvodu je to atraktivní palivo do budoucna.
Ale ne všechen vodík je stvořen sobě rovný. Zatímco vodík je nejběžnějším prvkem ve vesmíru, obecně v přírodě neexistuje sám o sobě. Molekulární vodík se vyrábí štěpením vodíku z fosilních paliv, rostlin nebo vody. V závislosti na použitých surovinách a postupu je vyrobený vodík označen barevným označením.
Jaké jsou „barvy“ vodíku?
„Šedý vodík“, nejběžnější forma vodíku, která je dnes k dispozici, se vyrábí ze zemního plynu (typicky metanu). V procesu známém jako parní metanové reformování (SMR) spolu metan a pára reagují ve vysokoteplotním, vysokotlakém katalytickém reaktoru a vzniká vodík. Oxid uhličitý je znečišťující látka vznikající při procesu přeměny metanu v páře, díky čemuž je šedý vodík dnes nejméně udržitelnou formou vodíku.
„Modrý vodík“ se vyrábí v podstatě stejným způsobem jako šedý vodík, ale emise generované z SMR jsou zachycovány a ukládány pod zemí v procesu známém jako zachycování a ukládání uhlíku (CCS). Zatímco modrý vodík je alternativou s nižším obsahem uhlíku než šedý vodík, stále je spojen s důsledky plynoucími z používání fosilních paliv, jako je uvolňování metanu do atmosféry.
„Zelený vodík“ označuje 100% čistý roztok. Zelený vodík se vyrábí pomocí obnovitelných zdrojů energie, jako je slunce a vítr. Dnes je méně než jedno procento celkové roční produkce vodíku „zelené“ 1, ale očekává se, že tento růst poroste, protože se bude rozšiřovat infrastruktura potřebná k jeho vytvoření a výrobní náklady budou nadále klesat.
Existují i jiná barevná označení pro vodík, jako je růžová (vyráběná pomocí jaderné energie), černá/hnědá (vyráběná s použitím uhlí nebo lignitu) a bílá (přirozeně se vyskytující).
Jak se vyrábí zelený vodík?
Na rozdíl od šedého vodíku je zelený vodík plně obnovitelný jak ve svém zdrojovém materiálu, tak v dodávkách energie. Pro zdrojový materiál se dnes zelený vodík typicky generuje z vody procesem známým jako elektrolýza, který využívá elektrický proud k štěpení vody na molekuly vodíku a kyslíku. To se provádí pomocí zařízení zvaného elektrolyzér, který využívá katodu a anodu (kladně a záporně nabité elektrody). Tento proces produkuje pouze kyslík – nebo páru – jako vedlejší produkt. Pokud jde o zásobování energií, aby byl zdroj elektřiny používaný pro elektrolýzu označen jako „zelený vodík“, musí pocházet z obnovitelné energie, jako je větrná nebo solární energie.
Existují tři hlavní druhy elektrolyzérů: alkalické, protonové výměnné membrány (PEM) a pevné oxidy. Ty se liší povahou použitého elektrolytického materiálu. Alkalické elektrolyzéry využívají vodný roztok s alkalickou solí pro umožnění elektrické vodivosti, zatímco PEM elektrolyzéry používají pevnou polymerní membránu (elektrolyt). Elektrolyzéry s pevným oxidem používají jako elektrolyt pevný keramický materiál, který jim umožňuje pracovat při vyšší elektrické účinnosti a mnohem vyšších teplotách. To umožňuje použití páry a externího tepla jako zdroje energie spíše než spoléhání na elektřinu. Elektrolýza pevných oxidů tedy umožňuje výrazně nižší náklady na operace, protože teplo je obvykle méně nákladné a někdy se přirozeně vyrábí jako vedlejší produkt určitých průmyslových procesů.
Ve společnosti Heliogen spolupracujeme s Bloom Energy (NYSE: BE) na výrobě zeleného vodíku pouze za použití koncentrované solární energie a vody. Toho bude dosaženo kombinací téměř 24/7 bezuhlíkové energie a páry, generované solárním systémem výroby energie Sunlight Refinery společnosti Heliogen, s elektrolyzérem pevných oxidů Bloom Energy.
Co dokáže zelený vodík?
Rozsáhlé používání zeleného vodíku je zásadní pro dekarbonizaci historicky uhlíkově náročných procesů a průmyslových odvětví. Průmyslový sektor je zodpovědný za více než jednu třetinu světové spotřeby energie 2 a více než 20 % emisí uhlíku v USA. 3 Nahrazení fosilních paliv zeleným vodíkem dramaticky sníží emise z průmyslových odvětví, jako je výroba oceli, rafinace a chemická výroba. Zelený vodík může také sloužit jako náhrada za tradiční vodík získaný ze zemního plynu v průmyslových odvětvích, jako je výroba hnojiv. Kromě toho je zelený vodík řešením s nulovým obsahem uhlíku pro dopravu, která dnes představuje téměř třetinu emisí uhlíku v USA. 4 Palivové články poháněné vodíkem pracují s vyšší účinností než spalovací motory a mohou výrazně snížit dopad dálkové nákladní dopravy a vlaků na životní prostředí. Vodík má také potenciál být dopravován potrubím k napájení a vytápění domů a budov, což dále snižuje závislost na fosilních palivech a emise skleníkových plynů.
Použití zeleného vodíku je omezeno pouze jeho výrobní cenou. Ve společnosti Heliogen pracujeme na vývoji cenově dostupných komerčních aplikací výroby zeleného vodíku, abychom se posunuli k přechodu na obnovitelné zdroje energie a dodali spolehlivou, nákladově efektivní energii, která je udržitelná pro podnikání a udržitelná pro Zemi.
