Boje vodika kao energetski kod: Šta stoji iza svake oznake

Rijetki pojedinci koji su se prije pet godina uspjeli probiti kroz 1.200 stranica izvornog Nacionalnog plana oporavka i otpornosti (NPOO) mogli su ostati iznenađeni deklariranom državnom predanosti izvoru energije koji se dotad nije spominjao gotovo nikad. Dokument, koji je trebao biti opis oporavka pandemijom poharane ekonomije, u više od 160 navrata sadržavao je reference na vodik - energent odnosno sirovinu čija je pojavnost u Hrvatskoj do tada manje-više bila ograničena na satove kemije u školama.

To se potvrdilo i godinu kasnije. Sabor je 2022. donio "Hrvatsku strategiju za vodik do 2050. godine" (da, imamo i to), a u  njoj je, između ostalog, stajalo kako su u Hrvatskoj i proizvodnja vodika elektrolizatorima, i udio vodika u ukupnoj potrošnji energije, i broj punionica vodika, i broj patenata vezanih za gospodarstvo temeljeno na vodiku – jednaki nuli. Ambicija, bez obzira na to, nije manjkalo, a usprkos utopijskom manifestu, one su i opravdane. 

Dekarbonizacija ekonomije jedan je od glavnih ciljeva Europske unije za idućih nekoliko desetljeća. Trenutno smo najviše fokusirani na električnu energiju, no vodik se zasluženo spominje kao realna alternativa fosilnim gorivima. Na razini Unije tako postoji i Savez za čisti vodik čija je misija spajanje proizvodnje vodika pomoću obnovljivih izvora, industrijske i prometne potražnje za vodikom, te njegova transporta i raspodjele.

Kad je u pitanju dekarbonizacija u javnom diskursu zasad se najčešće spominje tzv. "zeleni" vodik. No postoje i sivi, plavi, bijeli, crveni, tirkizni, ljubičasti, smeđi i crni vodik. Sve zajedno poprilično zbunjujuće, posebno ako uzmemo u obzir da je elementarni vodik pri sobnoj temperaturi zapravo bezbojan plin.

Vodikova bojanka vezana je uz načine proizvodnje odnosno nastanka vodika. Kako je moguće, a NPOO nas u to uvjerava, da ćemo se u budućnosti polako sve više susretati s vodikom kao energentom, odlučili smo proći kroz vodikov spektar i malo objasniti koje su glavne razlike među raznim vodicima.

Ekološka prihvatljivost

Za početak, zeleni vodik je dobio ime jer je ekološki gotovo najprihvatljiviji. Dobiva se elektrolizom pomoću struje iz obnovljivih energetskih izvora. Dakle, zamislimo solarnu elektranu koja proizvodi električnu struju, a tom strujom se iz obične vode elektrolizom dobija vodik. Trenutni problem s tim načinom proizvodnje je relativna skupoća u odnosu na brojne druge energente.

Bitno jeftiniji je sivi vodik i on je danas najčešći način proizvodnje. Sivi vodik dobija se izdvajanjem iz prirodnog plina metana. No tom prilikom se oslobađa ugljikov dioksid što nije u skladu s ciljevima dekarbonizacije. Sivi vodik danas se proizvodi u petrokemijskim postrojenjima i rafinerijama gdje se odmah i dalje koristi u procesu prerade ugljikovodika.

Bliski sivom su plavi, tirkizni i smeđi odnosno crni vodik. Plavi vodik nastaje u procesu jednakom kao i kod sivog vodika, ali se oslobođeni ugljikov dioksid hvata i skladišti u podzemlje u bivša nalazišta fosilnih goriva ili se koristi za neke proizvode. Time je plavi vodik puno prihvatljiviji od sivog jer se atmosfera ne zagađuje dodatnim količinama ugljikova dioksida.

Tirkizni vodik također se proizvodi iz metana, ali drukčijim procesom (pirolizom) nego kod plavog ili sivog vodika, pa nusproizvod nije ugljikov dioksid već čisti ugljik.

Na lanjskom sajmu Hyvolution u Parizu predstavljene su brojne tehnologije vezane uz vodik | Benjamin Girette/Bloomberg

 

Smeđi ili crni vodik također nastaju preradom postojećih fosilnih goriva, ali ugljena zbog čega se radi o "najprljavijoj" metodi proizvodnje vodika. Nusproizvodi su i ugljikov dioksid i monoksid.

Potpuno suprotan je bijeli vodik, uz kojeg se veže interesantna priča. Radi se o čistom vodiku kojeg u elementarnom obliku u prirodi uglavnom nema. Procesi kojima nastaje su brojni, no najčešće se radi o reakciji između vode i tzv. ultrabazičnih stijena.

Bijeli vodik - prirodni fenomen koji tek istražujemo

Zalihe se pronalaze ispod zemlje, slično kao i kod fosilnih goriva, a geolozi i stručnjaci posljednjih godina provode istraživanja kojima se pokušava utvrditi postoje li i gdje iskoristive zalihe.

Crpljenje i iskorištavanje, utvrdi li se da to zalihe opravdavaju, bi onda bilo nalik na iskorištavanje prirodnog plina i ostalih ugljikovodika. Jedini dosad aktivan projekt "crpljenja" bijelog vodika je na polju Bourakébougou u Maliju, a taj se vodik koristi za proizvodnju električne enrgije za obližnje selo.

Od na početku navedenog spektra preostala nam je još samo crvena i njene nijanse. Sve su vezane uz nuklearnu energiju. Crveni vodik nastaje na visokoj temperaturi vode koja se zagrijava termalnom energijom iz nuklearnog procesa u reaktorima. Ružičasti vodik također nastaje uz pomoć nuklearnog procesa, ali elektrolizom na struju nastalu u nuklearnoj elektrani. Ljubičasti je vodik kombinacija prethodnih dviju reakcija odnosno proizvod kemijsko-termalne elektrolize vode također korištenjem nuklearne reakcije.

Nabrajanje raznih boja vodikova spektra u ovom se trenutku može učiniti izlišnim, posebno kad se njegova upotreba u svakodnevnom životu čini tek znanstvenom fantastikom. Prema jednim izvorima, u Hrvatskoj se trenutno proizvodi sivi vodik, u kutinskoj Petrokemiji i riječkoj rafineriji Ine, gdje se koristi odmah u vlastite svrhe.

 

Ina je lani dobila 15 milijuna eura iz Nacionalnog plana za oporavak i otpornost za izgradnju elektrolizatora kapaciteta 10MW u riječkoj rafineriji te solarne elektrane snage 11MW čija će se struja koristiti za elektrolizu. Dakle, radilo bi se proizvodnji zelenog vodika, a navodi se kako je vrijednost cijele investicije oko 45 milijuna eura.

Prema državnoj strategiji za vodik, koju smo spomenuli na početku, već smo lani trebali imati instalirane elektrolizatore kapaciteta 35MW.

Masovna primjena vodika u Hrvatskoj se za početak očekuje u javnom prometu | SeongJoon Cho/Bloomberg

 

U studiji iz 2024. koju je naručila domaća Agencija za ugljikovodike navodi se kako u Hrvatskoj postoje čak 32 pilot-projekta vezana uz vodik. Navodi se i kako postoji potencijal za proizvodnju više od 30 tisuća tona vodika godišnje, no ne postoji potražnja. Prema očekivanjima, prvi potrošači bi trebali biti sustavi gradskog javnog prijevoza u Zagrebu, Rijeci, Osijeku i Splitu.

Ambicije, kako smo već napisali, su impresivne. U Nacionalnom planu oporavka i otpornosti iz 2021. godine vodik se spominje tek u desetak navrata manje nego plin, a u planu čak spominju i vodikovode (cjevovode za vodik). Želje i snovi tu ne prestaju.

Državne ambicije

U strategiji iz 2022. stoji kako je "geopolitički položaj RH (...) vrlo pogodan" imajući u vidu povezanost s južnim državama EU-a te afričkim državama koje se okreću značajnijoj proizvodnji obnovljivog vodika, pa se u dugoročnom razdoblju "očekuje pozicioniranje RH kao točke ulaza za pretovar i dovod vodika prema ostalim državama EU".

I ne samo to: "ovisno o prestanku rada plinskih platformi na sjevernom Jadranu, moguće je razviti projekte odobalnih vjetroelektrana za proizvodnju električne energije iz OIE i obnovljivog vodika koji bi se putem postojećeg plinovoda mogao transportirati za potrebe RH i Italije".

Snovi državnih energetskih stratega su, kako vidimo, u svim bojama. Kao i vodik.