Acordul de mediu semnat la Paris in 2015 statueaza obligativitatea asumata de autoritatile Uniunii Europene de a intreprinde toate masurile necesare pentru a aduce temperaturile globale la un nivel mai mic cu 2°C fata de cel consemnat in era preindustriala. Conform opiniei comunitatii stiintifice internationale, aceasta implica automat ca emisiile de gaze cu efect de sera (GHG) sa se anuleze, practic, pana in 2050, urmand ca mai ales sectorul energetic sa aiba o contributie semnificativa la efortul respectiv. Obiectivul presupune o „decarbonizare” totala a productiei si, desi pare de necrezut, este tangibil. La momentul actual, sectoarele transporturilor, constructiilor si industriei - cele mai mari consumatoare de energie - care se bazeaza inca in mod primordial pe utilizarea gazelor si combustibililor fosili, inregistreaza cele mai mari cheltuieli aferente programelor de reducere a emisiilor de carbon. De aceea, alternativele cunoscute drept „power-to-gas”, respectiv „power-to-liquid” reprezinta solutii cu un potential deosebit de ridicat, chiar daca in prezent randamentele obtinute nu sunt la un nivel optim.Evolutia tehnologica si disponibilitatea solutiilor avansate
Subiectul de stricta actualitate care se afla in centrul tuturor analizelor si cercetarilor referitoare la transformarea electricitatii in gaz sau lichid este constituit de profitabilitate si randament. Exista in prezent state la nivelul Uniunii Europene, cum ar fi Spania, Irlanda sau Grecia, unde anual mai mult de 2.000 de ore de consum national se acopera la costuri aproape nule, avand in vedere ponderea mare a resurselor regenerabile (energia solara si eoliana asigurand intre 53% si 75% din cererea totala). In Franta, insa, capacitatea nucleara deosebita, combinata cu ponderea in crestere a energiei regenerabile, determina ca pretul electricitatii sa fie mai mic de 10 euro/MWh pentru mai mult de 2.000 de ore anual. Pentru toate statele mentionate anterior, electroliza apei, care materializeaza transformarea energiei electrice in hidrogen, pare a fi solutia mai potrivita fata de productia de hidrogen prin procesul de reformare a metanului, captura a carbonului si stocare, mai ales daca electroliza se asociaza cu stocarea la scara mare sau sintetica. Prin aceasta, care are loc in perioadele de pret scazut al electricitatii, se evita investitiile in solutii costisitoare de rezerva necesare pentru a raspunde in mod competitiv cererii in crestere din restul anului. Spre deosebire de solutia power-to-hydrogene, alternativa power-to-methane sau power-to-liquid constituie o tehnologie mai intensiva din punct de vedere al capitalului alocat. In acelasi timp, purtatorii finali de energie, care sunt generati prin astfel de procese, sunt mai dificil de decarbonificat pentru a se transforma in alternative viabile la lanturile procesuale neutre din punct de vedere al amprentei de carbon (cum ar fi, de pilda, biometanul sau biocombustibilii avansati). De fapt, produsul finit implica niste costuri de eliminare a carbonului mult mai mari decat cele aferente primei variante. Comparand toate tehnologiile disponibile, se poate trage concluzia ca tehnologiile de tip power-to-X sunt competitive doar in regiunile in care pentru mai mult de 3.000 de ore anual, costurile electricitatii scad sub 10 euro/MWh, dintre acestea putand fi nominalizate Spania, Portugalia si Cipru. Desigur, o influenta majora in procesul de evaluare poate fi exercitata si de evolutia tehnologica, alaturi de costurile si disponibilitatea solutiilor alternative. In particular, daca biometanul si biocombustibilii lichizi avansati au in prezent alte aplicatii sau sunt disponibili in cantitati limitate (mai ales din cauza constrangerilor legate de exploatarea solului), este clar ca alternativele power-to-X pot deveni necesare si utile intr-un orizont temporal destul de apropiat.
Subiectul de stricta actualitate care se afla in centrul tuturor analizelor si cercetarilor referitoare la transformarea electricitatii in gaz sau lichid este constituit de profitabilitate si randament. Exista in prezent state la nivelul Uniunii Europene, cum ar fi Spania, Irlanda sau Grecia, unde anual mai mult de 2.000 de ore de consum national se acopera la costuri aproape nule, avand in vedere ponderea mare a resurselor regenerabile (energia solara si eoliana asigurand intre 53% si 75% din cererea totala). In Franta, insa, capacitatea nucleara deosebita, combinata cu ponderea in crestere a energiei regenerabile, determina ca pretul electricitatii sa fie mai mic de 10 euro/MWh pentru mai mult de 2.000 de ore anual. Pentru toate statele mentionate anterior, electroliza apei, care materializeaza transformarea energiei electrice in hidrogen, pare a fi solutia mai potrivita fata de productia de hidrogen prin procesul de reformare a metanului, captura a carbonului si stocare, mai ales daca electroliza se asociaza cu stocarea la scara mare sau sintetica. Prin aceasta, care are loc in perioadele de pret scazut al electricitatii, se evita investitiile in solutii costisitoare de rezerva necesare pentru a raspunde in mod competitiv cererii in crestere din restul anului. Spre deosebire de solutia power-to-hydrogene, alternativa power-to-methane sau power-to-liquid constituie o tehnologie mai intensiva din punct de vedere al capitalului alocat. In acelasi timp, purtatorii finali de energie, care sunt generati prin astfel de procese, sunt mai dificil de decarbonificat pentru a se transforma in alternative viabile la lanturile procesuale neutre din punct de vedere al amprentei de carbon (cum ar fi, de pilda, biometanul sau biocombustibilii avansati). De fapt, produsul finit implica niste costuri de eliminare a carbonului mult mai mari decat cele aferente primei variante. Comparand toate tehnologiile disponibile, se poate trage concluzia ca tehnologiile de tip power-to-X sunt competitive doar in regiunile in care pentru mai mult de 3.000 de ore anual, costurile electricitatii scad sub 10 euro/MWh, dintre acestea putand fi nominalizate Spania, Portugalia si Cipru. Desigur, o influenta majora in procesul de evaluare poate fi exercitata si de evolutia tehnologica, alaturi de costurile si disponibilitatea solutiilor alternative. In particular, daca biometanul si biocombustibilii lichizi avansati au in prezent alte aplicatii sau sunt disponibili in cantitati limitate (mai ales din cauza constrangerilor legate de exploatarea solului), este clar ca alternativele power-to-X pot deveni necesare si utile intr-un orizont temporal destul de apropiat.
Aplicatii multiple pentru hidrogenul rezultat din electroliza
Dupa cum se mentiona anterior, transformarea energiei electrice in hidrogen, metan sau combustibil lichid are loc prin cunoscutul proces de electroliza, ce facilizeaza separarea hidrogenului din apa prin intermediul electricitatii. Ulterior, se pot derula diferite protocoale de conversie in urma carora hidrogenul se poate transforma in metan sau hidrocarburi lichide, ca, de exemplu, metanol, etanol sau dimetil eter. Acestea pot avea multiple utilizari, cum ar fi transportul, alimentarea diverselor sectoare industriale, injectia (hidrogenului si metanului) in retelele de gaz sau reconversia gazului in electricitate (ceea ce echivaleaza cu un sistem fezabil de stocare pe termen lung a energiei electrice). Cercetarile curente au ca obiectiv clarificarea celor mai spinoase aspecte legate de randamentul tehnologiilor power-to-X, prin analiza utilizarii potentiale a acestora la nivelul UE in anul 2050 si a conditiilor obligatoriu de indeplinit pentru a depasi pragurile de rentabilitate, asigurand astfel o profitabilitate acceptabila. In acest scop, au fost dezvoltate diverse metodologii prin care devine posibila determinarea cu precizie a conditiilor in care sistemele sunt fezabile, facilitand totodata realizarea de comparatii obiective cu procesele competitoare. Revenind la domeniile in care astfel de tehnologii si-ar putea dovedi utilitatea, trebuie amintit faptul ca, in prezent, aproape intreaga productie de hidrogen este folosita in scopuri industriale (in Europa, de exemplu, din 8,8 milioane tone produse, circa 8,25 milioane tone au o astfel de utilizare). Ducand analiza mai departe, 47% din cantitatea totala se foloseste in rafinarii, 39% in productia de amoniac si 14% in industria chimica si metalurgica. Prognozele curente indica pentru 2030 o cerere anuala de energie din astfel de surse de 470 TWh fata de aproximativ 350 TWh cat este in prezent. Productia traditionala de hidrogen, spre deosebire de cea folosita in sistemul power-to-H2 genereaza cantitati mari de dioxid de carbon, nefiind asadar compatibila cu actualele exigente de sustenabilitate. De aceea, alternativa moderna este preferabila, constituind prin ea insasi o oportunitate de limitare a emisiilor GHG. In ceea ce priveste transportul, hidrogenul poate deveni foarte solicitat ca urmare a dezvoltarii vehiculelor ce folosesc celule de combustibil (FCV), cea mai mare penetrare a tehnologiei respective urmand sa aiba loc in Germania, Marea Britanie, Franta si statele din nordul continentului. In fine, prin injectia hidrogenului in retelele de gaz, problema care se pune este aceea a capacitatii de amestec al acestuia cu gazele naturale. Din acest punct de vedere, fiecare stat defineste limitele maxime la care astfel de procese pot avea loc.
Dupa cum se mentiona anterior, transformarea energiei electrice in hidrogen, metan sau combustibil lichid are loc prin cunoscutul proces de electroliza, ce facilizeaza separarea hidrogenului din apa prin intermediul electricitatii. Ulterior, se pot derula diferite protocoale de conversie in urma carora hidrogenul se poate transforma in metan sau hidrocarburi lichide, ca, de exemplu, metanol, etanol sau dimetil eter. Acestea pot avea multiple utilizari, cum ar fi transportul, alimentarea diverselor sectoare industriale, injectia (hidrogenului si metanului) in retelele de gaz sau reconversia gazului in electricitate (ceea ce echivaleaza cu un sistem fezabil de stocare pe termen lung a energiei electrice). Cercetarile curente au ca obiectiv clarificarea celor mai spinoase aspecte legate de randamentul tehnologiilor power-to-X, prin analiza utilizarii potentiale a acestora la nivelul UE in anul 2050 si a conditiilor obligatoriu de indeplinit pentru a depasi pragurile de rentabilitate, asigurand astfel o profitabilitate acceptabila. In acest scop, au fost dezvoltate diverse metodologii prin care devine posibila determinarea cu precizie a conditiilor in care sistemele sunt fezabile, facilitand totodata realizarea de comparatii obiective cu procesele competitoare. Revenind la domeniile in care astfel de tehnologii si-ar putea dovedi utilitatea, trebuie amintit faptul ca, in prezent, aproape intreaga productie de hidrogen este folosita in scopuri industriale (in Europa, de exemplu, din 8,8 milioane tone produse, circa 8,25 milioane tone au o astfel de utilizare). Ducand analiza mai departe, 47% din cantitatea totala se foloseste in rafinarii, 39% in productia de amoniac si 14% in industria chimica si metalurgica. Prognozele curente indica pentru 2030 o cerere anuala de energie din astfel de surse de 470 TWh fata de aproximativ 350 TWh cat este in prezent. Productia traditionala de hidrogen, spre deosebire de cea folosita in sistemul power-to-H2 genereaza cantitati mari de dioxid de carbon, nefiind asadar compatibila cu actualele exigente de sustenabilitate. De aceea, alternativa moderna este preferabila, constituind prin ea insasi o oportunitate de limitare a emisiilor GHG. In ceea ce priveste transportul, hidrogenul poate deveni foarte solicitat ca urmare a dezvoltarii vehiculelor ce folosesc celule de combustibil (FCV), cea mai mare penetrare a tehnologiei respective urmand sa aiba loc in Germania, Marea Britanie, Franta si statele din nordul continentului. In fine, prin injectia hidrogenului in retelele de gaz, problema care se pune este aceea a capacitatii de amestec al acestuia cu gazele naturale. Din acest punct de vedere, fiecare stat defineste limitele maxime la care astfel de procese pot avea loc.
