Kako svi znamo, vodik može istovremeno biti i energent (gorivo) i prenositelj energije. Iako se ova dva termina koriste naizmjence, postoji nijansa u značenju. U pravilu su goriva tvari koje sadrže uskladištenu energiju koja se može osloboditi (najčešće izgaranjem ili kemijskom reakcijom) kako bi se obavio neki rad. Bitno za gorivo je da dolazi iz prirodnih ili prerađenih izvora energije. Primjeri bi bili benzin, dizel, ugljen, prirodni plin, drvo. Sve ove tvari možemo ekstrahirati iz prirode i sagorijevati bez potrebe za dodatnim odvajanjem od drugih elementa ili tvari uz koje su vezani.

Prenositelji energije su tvari ili mediji koji pohranjuje i prenosi energiju, ali se ne pojavljuje prirodno u obliku spremnom za upotrebu – mora se proizvesti koristeći energiju iz nekog drugog izvora. Primjer je električna baterija koju prvo moramo „napuniti“ energijom, ili vodik, električna energija, sintetska goriva.

Kako termin kaže, prenositelji energije služe za prijenos ili pohranu energije, a zatim se koriste za oslobađanje te energije kada zatreba.

Problem s vodikom kao izvorom energije je da se u prirodi javlja isključivo povezan s drugim elementima od kojih ga treba odvojiti da bi ga se koristilo kao gorivo ili prenositelja energije.

S prelaskom velikog dijela svijeta na takozvane „obnovljive“ izvore energije (upitan termin jer iako su sami izvori možda obnovljivi, tehnologije koje ih koriste troše sirovine koje ne moraju uvijek biti obnovljive ili obnovljive u dovoljnoj mjeri da bi se stvarno mogle uvijek iznova upotrebljavati), pojavio se i problem njihovog isprekidanog rada. Naime i solari i vjetroelektrane rade onda kada su dostupni izvori energije (sunce i vjetar), a ne u skladu s potrošnjom industrije i kućanstava. Kao jedna od mogućnosti skladištenja pretička energije koju proizvode kad je potrošnja mala, spominje se i proizvodnja takozvanog „zelenog vodika“ – vodika dobivenog elektrolizom vode korištenjem gornjih izvora energije kada ovi proizvode više struje nego su potrebe potrošača.

Tako konvertirana i uskladištena zelena energija bi se teoretski mogla koristiti i za korištenje vodika kao energenta u plinskim termoelektranama.

Na žalost, prema tekstu na stranicama Union of Concerned Scientis, čini se da ovaj pristup donosi više štete nego koristi, odnosno da je bitno ekološki i energetski lošiji nego se to čini na prvi pogled.

Za početak, odgovor na osnovno pitanje - smanjuje li spaljivanje vodika u plinskoj elektrani emisije ugljika? – čini se da je negativan.

Naime, iako vodik ne emitira ugljik pri izgaranju, sadrži oko dvije trećine manje energije od istog volumena metana, što znači da elektrana mora sagorjeti više mješavine plin-vodik za proizvodnju iste količine električne energije. Zbog toga miješanje određenog postotka vodika (po volumenu) ne dovodi do istog postotka smanjenja emisija ugljika. Na primjer, mješavina s 50% vodika po volumenu smanjuje emisije ugljika iz dimnjaka za samo 23%.

Također, većina današnje svjetske proizvodnje vodika ne dobiva se elektrolizom vode korištenjem struje iz solara i vjetroelektrana, već je gotovo sav vodik dobiven iz prirodnog plina postupkom reformiranja metana vodenom parom. Ovaj proces rezultira emisijom od 12 kilograma ekvivalenta CO₂ za svaki kilogram proizvedenog vodika, dok bi taj isti kilogram vodika koji zamjenjuje plin u elektrani smanjio CO₂ za samo 6 kilograma. To znači da bi emisije ugljika od proizvodnje vodika bile dvostruko veće od količine koja se smanjuje njegovim spaljivanjem.

Slične loše vijesti vrijede i za izvore električne energije u današnjim električnim mrežama koji bi služili elektroliziranju vode. Elektroliza koristi električnu energiju za razdvajanje vode na vodik i kisik. Voda sama po sebi ne sadrži ugljik, ali izvor električne energije koja pokreće proces je ključan. Elektroliza zahtijeva velike količine električne energije, i ako ta energija dolazi iz izvora s visokim emisijama ugljika, rezultirajući vodik nosi sa sobom značajan "ugljični teret".

Sam termin "zeleni vodik" također zavarava jer kompletan proces nije bez ugljika.

Proizvodnja vodika putem elektrolize pokretane solarnom ili vjetroenergetskom energijom proizvodi vodik, vodu i nema emisija ugljika. Međutim, mogu postojati ugljične implikacije od preusmjeravanja postojeće obnovljive energije za elektrolizu. Ako ta električna energija napaja elektrolizere, tada nije dostupna za zadovoljavanje drugih potreba za električnom energijom koje je prethodno zadovoljavala. To znači da se druga potražnja za električnom energijom mora opskrbljivati iz drugih izvora energije, obično plinskih ili ugljenih elektrana, što opet dovodi do emisija ugljika (koje nastojimo smanjiti).

U logističkom smislu, elektroliza vode iz obnovljivih izvora je nevjerojatan potrošač dostupnih resursa.

Kažu u izvornom članku: „Za hipotetsku plinsku elektranu od 250 megavata koja radi 60% vremena s 30% vodika i 70% plina, napajanje elektrolize za proizvodnju te količine vodika moglo bi zahtijevati 500.000 solarnih panela (od 500 vata svaki) ili više od 50 vjetroturbina (od 3 megavata svaka). Obnovljiva energija ide mnogo dalje ako se ne usmjerava kroz elektrolizator i plinsku elektranu. Korištenje solarne ili vjetroenergije za napajanje elektrolizatora s tipičnom učinkovitošću od 75%, a zatim korištenje rezultirajućeg vodika u plinskoj elektrani s učinkovitošću od 45%, značilo bi gubitak dvije trećine izvorne električne energije u procesu. Korištenje iste solarne ili vjetroenergije izravno moglo bi zadovoljiti trostruko više potreba za električnom energijom od pristupa s vodikom i plinskom elektranom.“

Osim pitanja emisija ugljika, korištenje vodika donosi druge potencijalne probleme:

Povećana emisija dušikovih oksida koji su također štetni za okoliš zbog veće brzine protoka goriva i viših temperatura koje proizvode mješavine plin-vodik. Dušikovi oksidi mogu uzrokovati i pogoršati astmu i druge respiratorne bolesti. Elektrana koja koristi 30% vodika mogla bi generirati oko 17% više dušikovih oksida nego elektrana koja koristi samo plin.

Veća potrošnja vode elektrana koje bi koristile elektrolitički vodik: mješavina od 30% vodika u vodik-plin termoelektrani zahtijeva 1,3 puta više vode od količine koju sama elektrana troši u svom radu.

Dodavanjem vodika u ciklus plinskih termoelektrana zahtijevale bi nadogradnje drugih dijelova elektrane. Svaka razina korištenja vodika zahtijevala bi ulaganje u cjevovode ili skladištenje goriva. Budući da vodik košta nekoliko puta više od plina, korištenje vodika vjerojatno bi uključivalo više troškove goriva u doglednoj budućnosti. 

Dakle, obnovljivi i „besplatni“ energent bi u praski bio skuplji od neobnovljivog energenta koji nije „besplatan“.

Također Iznenađuje činjenica o pristupu plin-vodik za proizvodnju električne energije je da može zapravo potrošiti više električne energije nego što proizvodi. Proizvodnja vodika za 80% miješanja putem elektrolize koristila bi gotovo dvostruko više energije nego što bi sama elektrana na plin-vodik proizvela s tim vodikom.

Zaključak je da iako spaljivanje vodika u plinskim elektranama može smanjiti emisije ugljika iz dimnjaka, cjelokupna slika je složenija i uključuje mnoge druge faktore koji naizgled „zeleno“ i jeftino rješenje na koncu čine skupljim i u nekim slučajevima podjednako štetnim po okoliš kao što su postojeća rješenja.

Izvorni tekst možete vidjeti ovdje.