„Бял“ водород: устойчива енергия от дълбините на Земята

Водородът, който може да бъде извлечен от подземни геоложки образувания, се нарича „бял“ водород. Той привлича все повече внимание в контекста на декарбонизацията, тъй като може да се превърне в един от най-чистите енергийни източници. Процесът на добив обаче все още предстои да бъде разработен и по-широкото използване ще изисква допълнителна инфраструктура.

Естественият или „бял“ водород, който се среща в земната кора, може да се превърне в чист и възобновяем източник на енергия. Производството му не изисква директно използване на изкопаеми горива или електричество, а при изгарянето му се отделят само водни пари.

Белият водород се извлича чрез фракинг. Процесът включва пробиване на геоложки слоеве и инжектиране на смес от вода, пясък и химикали под високо налягане, за да се освободи газът от скалите.

Експлоатацията на горивото обаче все още поставя предизвикателства за индустрията. Настоящите варианти за производство на „бял“ водород са или много скъпи, или не са безопасни за околната среда или устойчиви.

Белият водород може да допринесе за декарбонизацията на производството на стомана, алуминий и торове и други сегменти на икономиката. Има потенциал за приложение в транспорта, особено в превозни средства с горивни клетки, които преобразуват водорода в електричество.

Естествен произход на "белия" водород

Водородът не се среща естествено в чисто състояние на Земята, а в химични съединения. Типът, получен от въглища, е известен като „черен водород“. „Сивият“ и „синият“ водород се произвеждат от природен газ. Разликата е, че в процеса на синия водород технологията за улавяне и съхранение на въглерод (CCS) се прилага за изолиране на CO2 и предотвратяване на достигането му до атмосферата.

„Сивият“ водород в момента е най-разпространеният в енергийния сектор, но решението води до високи емисии. Той генерира 900 милиона тона CO2 годишно, което е приблизително еквивалентно на световната авиационна индустрия.

„Зеленият“ водород се произвежда чрез електролиза на вода, като се използва електричество от възобновяеми източници. Ако електричеството се получава от ядрени източници, то се нарича „розов“ водород, който Европейският съюз частично класифицира като устойчив източник, заедно със „зеления“ водород.

Предимството на „белия“ водород е неговата естествена наличност. „Белият“ водород идва от естествени находища в газообразно състояние, образувани по време на биологични и геоложки процеси.

Най-голямото находище до момента е открито във Франция

Геолозите откриват повечето находища на „бял“ водород случайно, докато търсеха изкопаеми горива.

Откриването на значителни запаси от „бял“ водород в североизточния френски регион Лотарингия наскоро привлече вниманието – той може да е най-големият откван до момента.

На дълбочина 1250 метра концентрацията на бял водород достига 20%. Анализите показват, че делът се увеличава с навлизането по-дълбоко. Френският изследователски екип направи откритието в стремежа си да намери метан.

Геолозите спекулират, че находището може да съдържа до 46 милиона тона бял водород, което е повече от половината от текущото световно годишно производство на сив водород. Те предвиждат, че на дълбочина от 3000 метра концентрацията на водород може да надхвърли 90%.

Глобален потенциал

Освен във Франция, изследванията за „бял“ водород се провеждат и в други части на света, а геолозите предполагат, че потенциални запаси съществуват и в Сърбия .

Очаква се търсенето на водород да нарасне пет пъти преди края на 2050 г.

Геоложкото дружество на Америка (GSA) прогнозира, че търсенето на водород ще се удвои пет пъти до 2050 г. В момента около 100 мегатона водород се използват годишно за промишлени процеси.

GSA изчисли, че „белият“ водород може да задоволи поне половината от глобалното търсене на устойчив и чист водород до 2100 г.

Неизвестни за разходите за добив и транспорт

По-новите приложения на водорода стимулират глобалното търсене, включително производството на авиационно гориво и електроенергия. Много находища обаче са твърде дълбоко под земята или в други недостъпни райони, което поставя предизвикателства пред икономическата осъществимост.

Получаването на водород от подземни резервоари налага внедряването на екологосъобразни технологични решения. Като се има предвид значителната му запалимост, наложително е да се предприемат мерки за избягване на всяко взаимодействие между водорода и атмосферния кислород, включително прилагането на специализирани протоколи за защита на кладенци.

Проблемите със съхранението и липсата на тръбопроводи и разпределителни системи са основните причини, поради които батериите превъзхождат горивните клетки в надпреварата за електрификация на превозните средства, както се подчертава в проучване, публикувано в списание Science.

Проблемите със съхранението, заедно с липсата на тръбопроводи и разпределителни системи, са основните причини, поради които батериите надделяват над горивните клетки в надпреварата за електрификация на превозните средства.

Въпреки че един килограм водород съдържа същото количество енергия като галон бензин, но неговият обем е многократно по-голям. Въпреки това авторите посочиха, че водородът има потенциала да бъде заместител на изкопаемите горива в превозни средства, неподходящи за батерии, като камиони, както и в плавателни съдове и самолети, които могат да превозват големи резервоари.

Съхранението под високо налягане, до 700 бара, може да се справи с ограниченията на пространството, но идва с повишени разходи. Водородът трябва да се охлади до температури до минус 253 градуса по Целзий, за да премине в течно състояние.