Vodík je kemični element s simbolom H, atomskim številom 1 in atomsko maso 1,00794. Je najlažji element v periodnem sistemu elementov in hkrati najpogostejša kemična snov v vesolju. Pri standardni temperaturi in tlaku je brezbarven lahko vnetljiv in nestrupen plin brez vonja in okusa, označujemo ga s formulo H2. Torej je brezbarven, brez vonja in okusa. Od kod izraz “barve vodika”? Barve vodika označujejo postopek, s katerim je vodilk proizveden.
Čista energija, ključ do podnebno nevtralne Evrope
Fosilni energenti pri zgorevanju ustvarjajo ogljikov dioksid CO2, toplogredni plin na slabem glasu. Glede na pridobljeno energijo ga največ nastane pri zgorevanju premoga, najmanj pa pri zgorevanju zemeljskega plina. Vendar je tudi to preveč, če želimo doseči ogljično nevtralnost. Vodik pa pri zgorevanju ne tvori ogljikovega dioksida in bi bil idealen energent, če bi bil dosegljiv v naravi. Če želimo uporabljati vodik, ga moramo najprej narediti. Postopki proizvodnje pa so različnim bolj ali manj umazani, bolj ali manj dragi. Vsekakor se moramo zavedati, da vodik ni obnovljiv vir energije temveč dobro gorivo, ker:
- se ob njegovi uporabi za pridobivanje energije ne izpuščajo toplogredni plini;
- voda je edini stranski produkt;
- je lahko uporabljen za proizvodnjo drugih plinov in tekočih goriv;
- obstoječa infrastruktura za prevoz skladiščenje plinov se lahko prilagodi za vodik;
- ima višjo energetsko gostoto kot baterije, zato se ga lahko uporablja za prevoz na dolge razdalje in za prevoz težkega blaga.
Seveda ima vodik tudi nekaj slabosti, bodimo realni.
Pomen barvnega označevanja
Glede na proces proizvodnje in posledične izpuste toplogrednih plinov ločimo več tipov vodika. Čisti vodik (“obnovljivi vodik” ali “zeleni vodik”) je proizveden z elektrolizo vode z elektriko iz obnovljivih virov in med proizvodnjo ne povzroča izpustov toplogrednih plinov.
Pomembno je klasificirati različne tipe vodika glede na proizvodni postopek. Od tu želja po enotnem evropskem izrazoslovju, ki bo pomagalo jasno razločiti med obnovljivim vodikom, takšnim z nizkimi izpusti in takšnim z velikimi izpusti toplogrednih plinov.
Vodikova mavrica
Od zelenega do rožnatega vodika, mavrica vodikovih barv in različne vrste tehnologije je pestra, uporabljene za proizvodnjo vsake od njih. Skladno z novimi postopki proizvodnje se bo mavrica razraščala.
Zeleni vodik
Zeleni vodik se proizvaja z elektrolizo vode, z rabo čiste električne energije iz presežkov elektrike iz obnovljivih virov energije, kot je sončna ali vetrna energije. Elektrolizerji uporabljajo elektrokemično reakcijo, da razdelijo vodo na vodik in kisik, pri tem pa oddajajo nič ogljikovega dioksida. Zeleni vodik trenutno predstavlja majhen odstotek celotnega vodika, ker je proizvodnja draga. Vendar se elektrika iz vetra in sonca ceni, zato so pričakovanja, da bo cena zelenega vodika padla, realna.
Modri vodik
Modri vodik se proizvaja predvsem iz zemeljskega plina s postopkom, imenovanim parni reforming, ki združuje zemeljski plin in segreto vodo v obliki pare. Izhod je vodik, vendar se kot stranski produkt proizvaja tudi ogljikov dioksid. Torej definicija modrega vodika vključuje uporabo zajemanja in shranjevanja ogljika (CCS) za lovljenje in shranjevanje tega ogljika. Modri vodik je včasih opisan kot “vodik z nizko vsebnostjo ogljika”, saj postopek parnega reformiranja dejansko ne prepreči nastajanja toplogrednih plinov.
Sivi vodik
Trenutno je to najpogostejša oblika proizvodnje vodika. Sivi vodik se ustvari iz zemeljskega plina ali metana z uporabo parne reformacije metana, vendar brez zajemanja toplogrednih plinov , ki nastanejo v procesu. Sivi vodik je v bistvu enak modremu vodiku, vendar brez uporabe zajemanja in shranjevanja ogljika.
Črni in rjavi vodik
Z uporabo črnega premoga, rjavega premoga ali lignita v procesu pridobivanja vodika sta ta črni in rjavi vodik absolutno nasprotje zelenega vodika v vodikovem spektru in okolju najbolj škodljiva.
Rožnati vodik
Rožnati vodik nastaja z elektrolizo, ki jo poganja jedrska energija. Jedrci nasprotujejo te barvni oznaki in trdijo, da je jedrska elektrika brezogljična, zato bi moral biti tudi vodik iz jedrske elektrike moder. Pa vendar ni tako, ogljična nevtralnost jedrske energije je marketinški trik, saj ni zajet celoten jedrski gorivni krog niti obremenjevanje okolja z radioaktivnimi odpadki. Nikakor ne smemo podnebne krize reševati z jedrsko krizo. Še dodaten pomislek proti rabi jedrske energije za proizvodnjo vodika: jedrska energija je predraga in preveč tvegana, utvarja več težav kot koristi. Pri proizvodnjo vodika pa so znatne izgube pretvorbe. Z najdražje, jedrsko energijo proizvajati vodik z znatnimi energijskimi izgubami, ni primerno. To velja tako za rožnati, rdeči in vijolični vodik.
Rdeči vodik
Rdeči vodik je različica roza vodika, se proizvaja z jedrsko energijo po postopku termolize. Jedrska energija omogoča visokotemperaturno katalitično cepitev vode. Ta proces izkorišča jedrsko energijo za učinkovito pridobivanje vodika, kar naj bi bil inovativen in čist pristop do energetske pretvorbe, hkrati pa zavajanje javnosti z jedrsko energijo kot “prijazno”.
Vijolični vodik
Vijolični vodik skupaj izkorišča elektrolizo in termolizo – proces se imenuje tudi termokemična elektroliza. Ta metoda uporablja jedrsko energijo za lažjo ekstrakcijo vodika, kar je dinamična rešitev v spektru alternativ čiste energije, vendar z vsemi slabostmi jedrske energije.
Turkizni vodik
To je nov vnos na vodikove barvne lestvice in proizvodnjo je treba še dokazati v velikem obsegu. Turkizni vodik se proizvaja s postopkom, imenovanim piroliza metana, za proizvodnjo vodika in trdnega ogljika. V prihodnosti bo morda turkizni vodik cenjen kot vodik z nizkimi emisijami, odvisno od tega, ali se termični proces napaja z obnovljivo energijo in se ogljik trajno shrani ali uporabi. Pridobljeni ogljik pa se bo uporabljal v kemijski industriji ali neškodljivo odlagal.
Rumeni vodik
Rumeni vodik je razmeroma nov izraz za vodik, pridobljen z elektrolizo z uporabo sončne energije . Pravzaprav je rumeni vodik del zelenega vodika, proizveden izključno iz sončne energije (zeleni pa je proizveden tudi iz vetrne, vodne ali druge obnovljive energije).
Beli vodik
Beli vodik je naravno prisoten geološki vodik, ki ga najdemo v podzemnih nahajališčih in nastane s frackingom. Trenutno ni nobenih strategij za izkoriščanje tega vodika.
Zlati vodik
Zlati vodik se proizvaja z ekstrakcijo vodika iz opuščenih naftnih vrtin z uporabo mikrobov in encimskih procesov. Ta stroškovno učinkovit in trajnosten pristop revitalizira izčrpana naftna polja in ponuja inovativno rešitev, ki se zgleduje po naravnih pojavih v oceanih. Kljub regulativnim izzivom, kot so emisije ogljikovega dioksida med mikrobnim procesom, je zlati vodik pomemben korak k učinkovitim in okolju prijaznim rešitvam za čisto energijo.
Prihodnost vodika kot energenta
V prihodnosti bodo nekatere vodikove barve morda zbledele, druge pa bodo zasijale. Gotovo je, da bo vodikova mavrica igrala pomembno vlogo pri doseganju ogljične nevtralnosti , saj bo vodik zmanjšal zgodovinsko odvisnost od fosilnih in jedrskih goriv in omogočal oskrbo z obnovljivimi viri energije za napajanje stavb, podjetij in transporta. Vendar je množična raba vodika zahtevna in draga. Zato pričakujemo, da vodika ne bomo skladiščili ali transportirali na večje razdalje, temveč bo razvoj vodikovih tehnologij iz zelenega ali rumenega vodika šel v takojšnjo kemijsko predelavo v zeleni metan.
Vodik je nosilec energije, ima nekaj dobrih in nekaj slabih lastnosti. Dobre so, da ob gorenju nastaneta zgolj vodna para in toplota, brez škodljivih emisij. Slaba pa je ta, da je to najmanjša molekula in uhaja skozi trdne materiale, recimo skozi stene jeklenih cevi, tudi skozi tesnila. Do 5 % ga je sicer možno primešati v plinovod brez predelav vseh trošil, ampak to je premalo. Vodik je najprimerneje takoj predelati v zeleni metan in ga nato v plinovodu transportirati do porabnikov ali skladišč. Analizirane so možne lokacije za proizvodnjo metana: ob daljnovodih, ob plinovodih in ob virih ogljikovega dioksida ter zelene elektrike.
