Истраживме дали може водородот да биде гориво за македонската индустрија

Водородот во енергетиката и индустријата не е нешто ново, но стана особено актуeлна и атрактивна идеја со енергетската криза, која е директна последица од војната во Украина. Некои земји веќе сериозно инвестираат во производство на водород и развиваат стратегии за негово имплементирање во што е можно повеќе индустриски капацитети од две причини: прво го диверзифицираат ризикот од недостиг од енергија за производството, а од друга страна транзитираат кон поеколошки начин на работа.

За тоа колкава полза може да има човештвото од искористување на водородот, како се добива, за што се користи и какви услови бара, за „Блумберг Адрија“ зборува Миха Буклески, вонреден професор на Институтот за хемија при Универзитетот „Св. Кирил и Методиј“.

Водородот според својата градба е наједноставниот и најлесен (со најмала маса) елемент во природата. Тој се наоѓа на првата позиција во периодичниот систем на елементите и го има редниот број еден. И по своите хемиски и физички својства е уникатен.

„Тој е многу лесно запалив, а со кислородот од воздухот образува експлозивна смеса. Со мирно горење на чистиот водород во присуство на кислород, се образува вода. Оттука е јасно дека од аспект на животната средина, водородот претставува едно од еколошки најприфатливите горива“, вели Буклески.

Тој ги истакнува и предностите на водородот од енергетски аспект. Имено, согорувањето на иста маса водород при исти услови дава поголема енергија во однос на согорувањето на природниот гас (метан) или јаглен.

„Така, со согорување еден грам водород се добиваат 143 кЈ енергија, во однос на 56 кЈ енергија што се добива при согорување метан или помалку од 30 kJ ако се користи висококвалитетен (високоенергетски) јаглен“, вели тој.

Водородот не е слободен во природата, тој мора да се произведе

Има неколку проблеми со користењето на водородот како гориво. Прво, тој не се наоѓа слободен во природата како што е тоа случај со метанот, нафтата, јагленот, па треба да се добие индустриски во големи количества.

„Поради неговата лесна запаливост и експлозивност, претставува опасност од безбедносен аспект, не само за добивање туку и за транспорт и складирање“, вели нашиот соговорник хемичар.

Миха Буклески, вонреден професор на Институтот за хемија, УКИМ Фото: Приватна архива

 

Денес најголем дел (околу 96 проценти) од произведениот водород е од фосилни горива, најмногу од природен гас, а потоа нафта и јаглен.

„Ова наедно е најисплатливиот начин за негово добивање, но, од друга страна, е бесмислено вака добиениот водород да се користи како гориво. Во вакви случаи метанот од кој се добива водородот е подобра алтернатива. Од друга страна, за да се произведе водород на овој начин, се генерира големо количество јаглерод диоксид“, објаснува Буклески.

Добивањето водород од фосилни горива е со нивно претходно загревање и заедно со водна пара се доведува во контакт со катализатор. На ваков начин, освен водород се добива и јаглерод моноксид, кој дополнително се доведува во контакт со водна пара за да се добијат нови количества водород, но се генерира и јаглерод диоксид.

„Постои и друг начин за добивање водород, а тоа е со електролиза на вода. Овој процес е најскап и за него се користи големо количество електрична енергија, која ако се добива од фосилни горива, повторно го прави процесот да биде еколошки неоправдан“, вели професорот Миха Буклески.

Според него, денешното производство на водород во светски рамки ги задоволува потребите за негово користење како суровина, но не и како гориво. Најголема примена наоѓа во индустријата за производство на амонијак за добивање вештачки ѓубрива, потоа во индустријата за полупроводници, петрохемиската индустрија, како и во прехранбената индустрија.

Водородот не е само добра идеја, бара и посебна инфраструктура за примена во практика

Индустриски гледано, производството на водород е едноставен процес. За негово добивање се користат евтини суровини и постапки.

„Проблемот со суровините е што тие се од фосилно потекло, но исто така голема загриженост се јавува и поради неговата запаливост и експлозивност. Складирањето е исто така голем безбедносен проблем, особено во фабриките и хемиската индустрија, каде што се користи како суровина. Класичниот начин на складирање водород е во метални садови при притисок од 350 бари“, вели професорот Буклески.

И енергетичарот Константин Димитров, универзитетски професор во пензија, со кого разговаравме за ова прашање, вели дека сè може да се направи ако се инвестира.

„Не е проблем да се имплементира водородот во индустриските процеси, само се потребни инвестиции и посебно внимание, како и за секое гориво. Ако се почитуваат технолошките прописи и правила за неговото производство, складирање, транспортирање и користење, тогаш не гледаме никаков проблем за негова употреба“, вели Димитров, кој истакнува дека не е толку едноставно, односно за водородот да стане реалност во индустриските процеси, потребни се стручни тимови за проектирање, изведување, монтирање, соодветни обуки на сите инволвирани, па дури потоа праќање во погон.

Bloomberg Mercury

 

„Мора да се внимава како се користи и зависи каде ќе се користи, потоа како ќе се складира, а исто така и транспортот не е едноставен. Не може да се користи директно, без претхoдна соодветна подготовка за тоа и од аспект на стручност и од аспект на инфраструктура, не може директно да се согорува таму каде што претходно се работело на природен гас, не може да се носи низ обични цевки и не може да се складира како нафта или бензин“, вели Димитров.

Од тие причини, најчесто водородот се произведува во фабриките каде што се користи како суровина, за да се избегне негов транспорт. Инаку, кога е неопходно, транспортот се врши повторно во садови под притисок.

„Приспособувањето на производствените процеси кон користење водород како гориво не би претставувало проблем доколку тие системи се веќе приспособени за работа на природен гас“, смета Буклески.

Водородот е „зелен“, но дали и неговото производство е еколошко?

Сите оние технологии на производство каде што се користи гас како гориво, може со многу мала инвестиција, пред сѐ во безбедноста, да се приспособат за користење водород, според хемичарот Буклески.

„Но повторно тука е прашањето на исплатливост. Денес на светскиот пазар, цената на килограм ‘зелен’ водород добиен со електролиза користејќи струја од обновливи извори (ветер, вода, сонце) изнесува околу 14 евра, наспроти две евра за водород добиен од метан. За споредба, во овој момент цената за килограм природен гас изнесува од 0,32 до 2,12 евра. Според ова, бесмислено е да се воведува користење водород во индустриските процеси. Цената на водородот е значително повисока во однос на цената на гасот, а тоа е сосема разбирливо, прво затоа што економски е најисплатливо да се добива водород од природниот гас, а второ ‘зелениот’ водород е премногу скап за процесите да бидат економски исплатливи“, образложува нашиот соговорник, професорот Буклески.

Според него, доколку ја занемариме цената и анализите ги правиме чисто од еколошки аспект, тогаш сите индустрии во кои се користат големи количества енергија за процеси на загревање се најдобри кандидати за воведување на водородот како гориво. Такви би биле металургијата (добивање метали од руди, топилници), производството на цемент, керамика, порцелан, како и други градежни материјали.

Водородот не е опасен сам по себе, но може да експлодира и затоа бара посебни услови за чување

Водородот не претставува опасност за животната средина. Дури и да настанат истекувања на водород во поголемо количество, поради неговата мала маса тој ќе се искачува во горните слоеви од атмосферата. Продуктите од неговото согорување во воздух се целосно безопасни.

Опасноста од ракувањето со водородот може да произлезе единствено како резултат на негово палење и експлозија. Според тоа, последиците може да бидат од материјална и нематеријална природа (повреда), но немаат реперкусии кон природата.

Производството на водород во Македонија засега е само сон

Според нашите соговорници, секако дека е можно производство на водород во Македонија, но само од теоретски аспект. Во практика, како што велат, е нереално.

„Сметам дека во Македонија производството на водород е далеку од остварлива задача на ниво што би ја подобрило енергетската независност“, вели професорот Буклески и истакнува неколку причини за тоа:

*За производство на „зелен“ водород немаме доволно електрична енергија добиена од обновливи извори, а се соочуваме и со недостиг. Сѐ додека сме зависни од увоз на електрична енергија, производството на „зелен“ водород е неисплатливо.
*Во Македонија нема природен гас за да можеме да произведуваме водород од метан.
*Во Македонија културата на безбедност е на толку ниско ниво, што производството, складирањето и транспортот на водородот ќе бидат особено опасни.

Миха Буклески, вонреден професор на Институтот за хемија, УКИМ Фото: Приватна архива

 

„Доколку не ја гледаме историјата на неговото добивање, несомнено може да кажеме дека водородот е најеколошкиот енергент што може да се користи како гориво. Со негово согорување се добива само чиста вода во гасовита состојба, односно водна пара и, според тоа, на никаков начин не ја загадува околината. Но ако ја погледнеме историјата на водородот, односно како е произведен, тогаш работите се комплицираат. Од овој аспект, само ‘зелениот’ водород ги задоволува критериумите, но тој е со речиси 10 пати повисока цена од водородот добиен од природниот гас. При процесот на добивање водород од фосилни горива се генерира речиси исто количество јаглерод диоксид во природата како при согорување на фосилните горива од кои се добива“, образложува Буклески во разговор за „Блумберг Адрија“.

И експертот за енергетика Константин Димитров вели дека водородот е исплатлив единствено кога се добива од бесплатна, односно од чиста енергија.

„Прашање е со која цена ќе го продадете произведениот водород ако некој го користи. Исплатливоста од него е единствено ако се добива од обновливи извори на енергија, односно од сонце или ветер. Инсталацијата е скапа и затоа е исплатлив само кога за негово производство се користат вишоците од бесплатната енергија, кои нема како да се искористат на друг начин“, објаснува Димитров.

Вишоците произведена струја од фотоволтаици да се користат за производство на водород

Во последната емисија „Зум ин“ на ТВ Блумберг Адрија тема беше енергетската транзиција, каде што еден од гостите, Кочо Анѓушев, претседател на Македонската енергетска асоцијација (МЕА), зборуваше токму за водородот во енергетиката, истакнувајќи дека е еден од начините за решавање на проблемот со вишоците струја од обновливите извори во земјава што се очекува да се појават веќе во подоцнежната пролет. Причината е што 80 проценти од енергијата фотоволтаиците произведуваат од април до септември, во периодот од девет часот наутро до пет часот попладне, кога сонцето е најкорисно за таа намена. Енергетскиот сектор веќе предупреди дека големата инсталирана моќност на електроцентрали од обновливи извори може да предизвика штета на енергетскиот систем.

„Мора да имаме паметна транзиција за да не се случи преминот кон почиста енергија да направи повеќе проблеми отколку што ќе биде решение. Ако нема кој да ја прими произведената енергија, таа мора да се складира“, рече Анѓушев.

Според него, има повеќе начини за складирање, но тие се повеќе теоретски и експериментални, а само три се реално изводливи во практика.

Едниот начин е да се складира енергијата во реверзибилни хидроцентрали, кои работат на тој начин што во време на помала потрошувачка на струја тие ја враќаат водата во акумулационото езеро, а во време на недостиг од енергија или кога е скапа на пазарот, произведуваат колку што е можно. Односно, имаат функција на балансер на производството и потрошувачката во електричната мрежа.

„Таква хидроцентрала би била Чебрен, која ако почне уште денес да се гради, ќе бидат потребни барем десет години додека биде во функција, што значи дека проблемот ќе дојде побрзо отколку кога би се изградила Чебрен“, вели Анѓушев.

Вториот начин е складирање во батериски системи, што веќе целиот свет го прави и има повеќе намени: за сопствените потреби на индустриските капацитети што инсталирале фотоволтаици каде што вишокот ќе го складираат за себе за да го трошат ноќе, потоа во рамките на самите фотоволтаици да се изгради и складиште за да не се пушта произведената струја во мрежата или посебен складиштен систем, кој нема да е врзан за ниедна централа или корисник, туку ќе функционира самостојно и со тоа ќе може да помогне да се балансира мрежата и да ги складира и по потреба да ги пласира произведените вишоци струја.

Bloomberg Mercury

 

„Третиот начин на складирање е водородот, односно вишокот електрична енергија да ја претворите во хидроген, кој во светот станува сè побарано гориво. Ние и во мојата фабрика произведуваме хидрогенски возила за чистење улици, кои се први во светот и веќе има пласирано такви во повеќе поголеми градови низ Европа, каде што има инсталации за тие возила. Како што има бензинска пумпа за точење бензин, сега има и хидрогенски пумпи за точење хидроген“, вели Анѓушев.

Суштината, според него, е дека електричната енергија кога ја има како вишок може да се искористи во процесот на електролиза за водата да се разложи на кислород и водород, водородот да се складира, а потоа да се искористи како гориво за возила.

Водородот е веќе реалност во некои индустрии

Најчесто користењето на водород го поврзуваме со автомобилите, бидејќи тоа е веќе стара идеја, чија реализација оди бавно.

„Сега веќе има и авиони, бродови, возови што работат на хидроген и, практично, тоа гориво е корисно. Со други зборови, ако пред десетина години не верувавме дека електрификацијата во автомобилите ќе биде секојдневие, денес немаше да се носиме со трендот. Ако пред пет години произведувавме 80 отсто дизел-горива, а од 10 до 20 проценти електрични, сега трендот е обратен. И сега имаме само неколку примероци од овие хидрогенски возила, кои сè уште се во експериментална фаза, меѓутоа за десетина години ќе станат реалност“, рече Анѓушев во рамките на гостувањето во емисијата „Зум ин“.

Bloomberg Mercury

 

„Идејата за автомобили на водород е многу стара, но, еве, сѐ уште не е имплементирана“, вели професорот по хемија Миха Буклески.

Долги години научниците работат на проблемот на поефикасно и побезбедно складирање на водородот. Со идејата за автомобили на водород се јавува потребата за конструкција на системи во кои од водородот ќе се добие енергија, но и начин како безбедно да се складира во резервоарите на автомобилите.

„Горивните ќелии за водород што се користат за добивање електрична енергија се усовршени до степен да се постигне ефикасност од над 80 проценти. Дополнително, и новите научни резултати покажуваат дека водородот може безбедно да се складира во големи количества, користејќи јаглеродни наноцевки. Овие научни достигнувања може значително да придонесат кон остварување на сонот еден ден автомобилите на водород да бидат секојдневие“, вели Буклески и истакнува дека проблемот со инфраструктурата останува. Според него, потребен ќе биде долг период да се постават новите станици за полнење гориво.

„Ако земеме предвид дека пред 30 години во САД беа вложени многу средства за развој на оваа технологија, а исходот од тој проект сѐ уште не е видлив, тогаш треба да се запрашаме дали сме технолошки подготвени да го воведеме водородот како гориво во индустријата. Остануваат многу проблеми што треба да се решат пред да почнеме да го користиме водородот како гориво“, вели Буклески.

Според него, во моментов најголем проблем е економската исплатливост за добивање „зелен“ водород. Поставена е цел во периодот од десет години да се намали цената на зелениот водород до еден американски долар за килограм.

„Се чини дека целата имплементација на зелената технологија е закочена од неможноста да се добие водород по ниска цена од обновливите извори на енергија“, заклучува професорот Буклески.