Friday, March 1, 2024
5.5 C
Chișinău

Noțiuni de bază privind hidrogenul: Definiții și sustenabilitate 101

SURSĂopis
spot_imgspot_img

Hidrogenul nu produce emisii de CO2 atunci când este ars sau utilizat în pilele de combustie. Prin urmare, este o opțiune atractivă pentru înlocuirea combustibililor fosili în anumite sectoare industriale sau de transport, în scopul reducerii sau eliminării emisiilor de CO2. Cu toate acestea, procesul efectiv de producție a hidrogenului poate avea emisii de CO2; înlocuirea combustibililor fosili cu hidrogen la punctul de utilizare finală poate, prin urmare, pur și simplu să mute emisiile de CO2 mai sus în lanțul de aprovizionare cu energie, ceea ce nu duce la o reducere netă a emisiilor de CO2 în general. Și, în funcție de metoda de producție utilizată, producția de hidrogen poate genera mai multe emisii de CO2 decât utilizarea directă a combustibililor fosili.

Guvernele doresc să se asigure că hidrogenul utilizat pentru a înlocui combustibilii fosili reduce emisiile de CO2 în general, pentru a-și îndeplini obiectivele privind schimbările climatice. Hidrogenul nu este competitiv din punct de vedere comercial cu combustibilii fosili și, prin urmare, trebuie subvenționat. Nu ar avea sens să se subvenționeze producția și utilizarea hidrogenului, care ar duce la creșterea emisiilor.

Hidrogenul poate fi, de asemenea, un “element constitutiv” pentru derivații hidrogenului – produse chimice sau combustibili – de exemplu, amoniac sau metanol, sau hidrocarburi “sintetice”, cum ar fi combustibilul sintetic pentru aviație (SAF). Pe lângă amprenta de carbon a hidrogenului, producția derivaților hidrogenului va avea, de asemenea, emisii.

În cele din urmă, emisiile provenite din alte gaze cu efect de seră (GES) trebuie, de asemenea, să fie incluse în amprenta de carbon a hidrogenului produs. De exemplu, metanul este un GES puternic în sine, astfel încât orice emisii fugitive de metan trebuie să fie luate în considerare. Hidrogenul în sine nu este un GES, dar poate reacționa cu alte GES, cum ar fi metanul, având astfel un impact asupra încălzirii globale.

Cât de ecologic este hidrogenul dumneavoastră?

Hidrogenul nu se găsește în natură decât în cantități foarte limitate, așa că trebuie să fie fabricat. Amprenta de carbon a hidrogenului depinde de modul în care este produs. Pentru a calcula amprenta de carbon, trebuie, de asemenea, să știți ce emisii de gaze cu efect de seră măsurați și cum le măsurați. Aceste aspecte se află în centrul propunerilor diferitelor guverne care definesc și certifică amprenta de carbon a hidrogenului (a se vedea tabelul 1 și tabelul 2).

Termenul de hidrogen “cu conținut ridicat de carbon” este utilizat pentru a se referi la metodele tradiționale de producere a hidrogenului cu emisii ridicate de CO2, cum ar fi reformarea cu abur a metanului sau gazeificarea cărbunelui. Hidrogenul “cu emisii scăzute de carbon” este utilizat pentru a se referi la toate formele de hidrogen cu emisii scăzute de CO2. Acestea pot include:

reformarea cu abur a metanului (SMR) sau reformarea termică automată (ATR) a gazului natural cu captarea și stocarea carbonului (CCS).
gazeificarea cărbunelui cu CSC
electroliza care utilizează energie electrică cu emisii reduse, cum ar fi energia electrică din surse regenerabile (de exemplu, energia eoliană, solară sau hidroelectrică) sau energia electrică generată de energia nucleară.
Producția de hidrogen pe baza altor surse regenerabile, cum ar fi gazeificarea biomasei sau reformarea biogazului. (Rețineți că, dacă aceste tehnologii sunt combinate cu CSC, hidrogenul poate avea o amprentă de carbon negativă).
Alte tehnologii, cum ar fi piroliza metanului, care nu produce emisii de CO2, ci carbon solid care poate fi captat și stocat sau utilizat mai ușor decât CO2.

Tabelul 1: Comparație între standardele privind hidrogenul din Regatul Unit, SUA și UE

Amprenta de carbon a hidrogenului produs de un electrolizator conectat la rețea atunci când nu se produce energie electrică din surse regenerabile va depinde de amprenta de carbon a întregii energii electrice furnizate rețelei în perioada respectivă. Amprenta de carbon a diferitelor rețele din Europa variază foarte mult în funcție de mixul de producție.

Tabelul 2: Amprenta de carbon a hidrogenului produs de diferite rețele din Europa

Astfel, hidrogenul produs cu ajutorul energiei electrice din rețea în Polonia ar putea avea o amprentă de carbon de aproape 50 de ori mai mare decât cel produs în Suedia sau de aproape 10 ori mai mare decât cel produs în Franța. În cazul în care hidrogenul produs cu ajutorul energiei electrice pe bază de gaz este utilizat pentru a înlocui gazul natural într-un cuptor de cărămidă, ar exista o creștere netă a emisiilor. (Gazul natural este adesea sursa marginală de generare, în special atunci când soarele nu strălucește sau vântul nu bate).

Nevoia de certificare

O formă de certificare este adesea necesară pentru a demonstra că hidrogenul corespunde definiției relevante, astfel încât hidrogenul să poată beneficia de subvenții guvernamentale. Guvernele pot subvenționa fie producția, fie consumul de hidrogen. În acest din urmă caz, consumatorii de hidrogen trebuie să poată dovedi că hidrogenul pe care îl folosesc provine dintr-o sursă calificată.

Certificarea poate permite comercializarea fie a hidrogenului cu emisii reduse de dioxid de carbon, fie a hidrogenului regenerabil, fie a derivaților, cum ar fi amoniacul sau combustibilii sintetici, demonstrând clienților o anumită “calitate” a hidrogenului, fără a fi nevoie de acorduri contractuale separate cu fiecare client. Un certificat standard și recunoscut facilitează astfel comerțul.

Certificarea poate lărgi piața potențială a hidrogenului cu emisii reduse de dioxid de carbon sau a derivaților acestuia, permițându-le să fie transportate în aceleași sisteme (de exemplu, conducte sau nave) ca și hidrogenul, amoniacul sau combustibilii fosili tradiționali cu amprentă ridicată de dioxid de carbon. Este esențial ca orice sistem de certificare să fie suficient de robust pentru a asigura o urmărire adecvată a hidrogenului și pentru a evita dubla contabilizare.

Certificarea poate permite, de asemenea, comerțul internațional, de exemplu, prin garantarea faptului că hidrogenul importat îndeplinește aceleași cerințe ca și hidrogenul produs pe plan intern. Certificatele pot garanta că hidrogenul importat este eligibil pentru subvenții, pentru a reduce diferența de cost dintre combustibilii fosili sau hidrogenul tradițional cu amprentă de carbon ridicată și hidrogenul cu emisii reduse de carbon sau regenerabil.

Pragul și metodologia privind amprenta de carbon

La fel de importantă ca și pragul amprentei de carbon este metodologia de calcul al amprentei de carbon. Aceasta poate varia în funcție de tipurile de emisii de gaze cu efect de seră incluse (CO2, metan, etc.) și de amploarea lanțului de aprovizionare acoperit.

Un aspect esențial este ce activități trebuie incluse în calculul emisiilor de hidrogen. Acest lucru poate fi determinat de limitele sistemului sau de domeniul de aplicare al emisiilor.

Limita sistemului determină ce activități sunt incluse în măsurarea amprentei de carbon a hidrogenului:

“De la puț la poartă” include emisiile provenite din producția și transportul inputurilor utilizate în procesul de producție (de exemplu, generarea de energie electrică sau producția de gaze naturale). Acest lucru este denumit uneori “în amonte” de procesul de producție.
“De la sondă la roată” include aceleași emisii ca și “de la sondă la poartă”, dar adaugă emisiile provenite din transportul și apoi din utilizarea hidrogenului sau a derivaților hidrogenului. Emisiile produse între “poartă” și “roată” sunt denumite uneori “în aval” al procesului de producție.
Domeniul de aplicare al emisiilor este un concept conex și este definit de Protocolul privind gazele cu efect de seră.

Emisiile sunt clasificate după cum urmează:

Emisiile din domeniul de aplicare 1: Emisiile directe de gaze cu efect de seră ale unei căi de producție.
Emisiile din domeniul de aplicare 2: Emisiile de GES asociate cu generarea de energie electrică în afara instalației de producere a hidrogenului, cu încălzirea/răcirea sau cu aburul achiziționat pentru consumul propriu Emisiile din domeniul de aplicare 3: Emisiile indirecte de GES ale unei căi de producție, altele decât cele acoperite de domeniul 2. Acestea pot include emisiile provenite din producția în amonte a gazelor naturale, din fabricarea echipamentelor utilizate în producția sau transportul hidrogenului sau din utilizarea hidrogenului și din emisiile acestuia. Emisiile din domeniul de aplicare 3 sunt emisiile din domeniul de aplicare 1 sau 2 ale altor companii.

Demonstrarea faptului că un electrolizator utilizează energie electrică regenerabilă

Este ușor de demonstrat că un electrolizator utilizează energie electrică regenerabilă dacă este conectat direct și numai la o sursă de energie regenerabilă. Cu toate acestea, este posibil ca electrolizoarele să nu fie amplasate în apropierea instalațiilor de generare a energiei regenerabile și să fie conectate la rețea. Deoarece nu este posibil să se facă distincția între electronii furnizați la rețea, guvernele pot solicita dovezi privind utilizarea energiei electrice din surse regenerabile.

În funcție de jurisdicție, acest lucru se poate face în diferite moduri:

Garanții de origine (GO), prin care un producător de energie electrică din surse regenerabile emite un certificat care arată că a generat o anumită cantitate de energie electrică din surse regenerabile într-o anumită perioadă. Alte denumiri includ certificatele de energie electrică regenerabilă (REC) sau garanțiile de origine a energiei electrice regenerabile (REGO).
Contractul de achiziție de energie electrică (PPA) este un contract încheiat între un producător de energie electrică și un consumator. PPA-urile sunt de obicei contracte pe termen lung, care pot dura până la 20 de ani sau mai mult. Acestea oferă siguranță atât vânzătorului, cât și cumpărătorului în ceea ce privește cantitatea și prețul energiei electrice care urmează să fie vândută sau vândută.
cumpărată.
În cazul în care un electrolizator este conectat la rețea, precum și direct la un generator de energie regenerabilă, poate fi necesară utilizarea contorizării pentru a demonstra că electrolizatorul nu preia energie electrică neregenerabilă din rețea.

Energia electrică din surse regenerabile, cum ar fi energia eoliană sau solară, este intermitentă, iar energia electrică nu poate fi stocată cu ușurință. În cazul în care electrolizatorul este conectat la rețea, singura modalitate de a se asigura că electrolizatorii utilizează energie electrică din surse regenerabile este de a solicita ca producția de hidrogen să aibă loc în același timp cu generarea de energie electrică din surse regenerabile (“corelație temporală”).

Importanța adiționalității

În prezent, energia electrică din surse regenerabile este insuficientă pentru a satisface cererea actuală de energie electrică, ca să nu mai vorbim de creșterea preconizată a cererii pe măsură ce economiile se electrifică. Comisia Europeană se așteaptă ca producția de hidrogen din surse regenerabile în regiune să necesite 500 de terawați-oră de energie electrică din surse regenerabile pe an până în 2030. Această cantitate este cu puțin mai mică decât cantitatea totală de energie electrică eoliană și solară generată în prezent în UE.

Prin urmare, există riscul ca proiectele de hidrogen care semnează contracte de furnizare de energie electrică din surse regenerabile să canibalizeze producția de energie electrică din surse regenerabile existentă, care, la rândul ei, ar fi înlocuită (cel puțin pe termen scurt și mediu) cu o producție mai mare de combustibili fosili. Acest lucru ar fi foarte ineficient din punctul de vedere al emisiilor, deoarece 1 kWh de energie electrică din surse regenerabile poate înlocui direct 1 kWh de energie electrică produsă din combustibili fosili, dar poate produce doar 0,7 kWh de hidrogen din cauza pierderilor din procesul de electroliză.

Din aceste motive, guvernele ar putea institui cerințe de “adiționalitate” pentru a se asigura că proiectele de hidrogen sunt însoțite de o nouă producție de energie electrică din surse regenerabile. Cu toate acestea, acest lucru poate crea un blocaj pentru proiecte, din cauza dificultăților pe care le pot întâmpina proiectele de energie regenerabilă în ceea ce privește obținerea autorizațiilor de construcție sau de conectare la rețeaua electrică.

Oțelul verde și alte produse care utilizează hidrogenul

Hidrogenul poate fi utilizat într-o varietate de procese, printre care:

ca și combustibil (fie în combustie, fie în pile de combustie)
ca materie primă pentru produse chimice, cum ar fi amoniacul sau metanolul, sau pentru combustibili sintetici
în desulfurarea combustibililor în rafinăriile de petrol sau în hidrogenarea biocombustibililor
înlocuirea cărbunelui sau a gazelor naturale în procesul de reducere directă a fierului (DRI) pentru a produce “oțel verde
Emisiile generate de aceste procese pe durata ciclului de viață vor depinde în parte de amprenta de carbon a hidrogenului. Ca și în cazul hidrogenului, normele care reglementează contabilizarea emisiilor sunt în continuă evoluție. Sistemele de comercializare a certificatelor de emisii, cum ar fi cele din UE sau din Regatul Unit, măsoară emisiile la punctul de producție. Deoarece hidrogenul nu emite emisii atunci când este ars, emisiile sunt considerate zero. Prin urmare, este important să se înțeleagă sursa hidrogenului atunci când se determină “caracterul ecologic” al diferitelor produse.

UE a elaborat o taxonomie care definește amprenta de carbon pe care produsele trebuie să o îndeplinească pentru a fi considerate “durabile”. De asemenea, UE elaborează norme pentru a determina amprenta de carbon a bunurilor importate care fac obiectul mecanismului de ajustare la frontiera de carbon, cum ar fi oțelul, amoniacul, hidrogenul și îngrășămintele.

Derivații de hidrogen utilizați ca și combustibil, inclusiv în producția de combustibil în rafinării, sunt acoperiți de aceleași norme ca și în cazul hidrogenului regenerabil. UE va elabora norme pentru hidrogenul (neregenerabil) cu emisii reduse de dioxid de carbon după ce va adopta legislația privind decarbonizarea hidrogenului și a gazelor.

RECENTE

Reforma energetică și perspectivele coridorului sudic: discuții la reuniunea ministerială din Baku

Extinderea către noi piețe a Coridorului Sudic, care furnizează gaz natural în Europa din...

ANRE a aprobat cerințele pentru unitățile generatoare. Premier Energy Distribution a modificat tarifele pentru serviciile auxiliare

Astăzi, 1 martie 2024, în cadrul ședinței publice, Consiliul de Administrație al Agenției Naționale...

UN NOU PROIECT PILOT DE INCLUDERE A MATERIALELOR EDUCAȚIONALE PRIVIND ENERGIA ȘI MEDIUL ÎN ȘCOLILE DIN REPUBLICA MOLDOVA

Un proiect pilot de includere a unor materiale didactice specifice legate de energia și...

RENERGY NEWSLETTER

SIMILARE