Jak powstaje wodór?

Podobnie jak energia elektryczna, wodór to energia wtórna i nie można go po prostu wypompować z ziemi tak jak ropę naftową. Dodatkowo nigdy nie występuje samodzielnie, a wyłącznie w postaci złożonej, dlatego najpierw należy go oddzielić od bogatego w wodór materiału źródłowego. Wykonuje się to oczywiście za pomocą energii. W zależności od rodzaju materiału źródłowego występuje on w różnych „kolorach” – ciekawe, prawda?

W przeciwieństwie do reszty wszechświata na Ziemi wodór rzadko występuje w postaci atomowej. Dwa atomy wodoru łączą się, aby utworzyć cząsteczkę H₂, która jest bezbarwnym, bezsmakowym i bezwonnym gazem (więcej o naturze wodoru znajdziesz tutaj). Aby go wykorzystać, musimy najpierw rozszczepić cząsteczkę (H₂) i doprowadzić ją do postaci atomowej (H). Potrzebujemy do tego znacznej ilość energii i możemy wykorzystać m.in. następujące materiały źródłowe:

• gaz ziemny, którego głównym składnikiem jest metan,
• inne węglowodory, np. ropę naftową,
• biomasę,
• wodę,
• inne związki wodorowe.

Jeżeli zdecydujemy się na wykorzystanie wody, H₂O zostaje rozszczepiona za pomocą energii elektrycznej na wodór i tlen. Proces ten nazywamy elektrolizą. Zasadniczo w ogniwie paliwowym zachodzi proces odwrotny – jako pierwiastek wodór może wraz z tlenem przekształcić się z powrotem w wodę. Energia zgromadzona w wodorze emitowana jest jako energia elektryczna, która może napędzać silnik elektryczny.

Wodór sam w sobie nie jest zielony

Energia elektryczna z wodoru nie jest zielona sama w sobie. Obecnie corocznie produkuje się około 90 mln ton wodoru. Jednak większość, według MAE jest to około 70 mln ton, pochodzi z gazu ziemnego. Na każdą tonę wodoru przypada dziesięć ton CO₂ jako produktu ubocznego. Udział zielonego wodoru – czyli takiego, który jest produkowany metodą elektrolizy z energii odnawialnej – jest wciąż bardzo mały.

Jeżeli wodór ma wnieść decydujący wkład w ochronę klimatu i doprowadzić do zmniejszenia zależności od kopalnych źródeł energii, należy na skalę światową w znacznym stopniu rozwijać moce instalacji wytwarzających energię ze źródeł odnawialnych. Zanim „maleńki” wodór wykorzysta swoje wszechstronne umiejętności na rzecz naszego klimatu, należy sprostać poważnym wyzwaniom. 

Wodorowa teoria kolorów

Energia elektryczna z wodoru nie jest zielona sama w sobie. W zależności od metody produkcji wodorowi przypisuje się inny „kolor”.

Zielony wodór – produkowany jest za pomocą elektrolizy wody. Aby tego dokonać, wykorzystywana jest energia elektryczna z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wodna, wiatrowa lub słoneczna. Tym samym zielony wodór ma niską zawartość CO₂.

Szary wodór – produkowany jest za pomocą reformingu parowego, zazwyczaj z wykorzystaniem gazu ziemnego. W tym procesie powstaje około 10 ton CO₂ na tonę wodoru. CO₂ jest emitowany do atmosfery. Reforming parowy to najczęściej stosowany proces w Europie.

Niebieski wodór – to szary wodór, w którym część CO₂ podlega wychwyceniu i składowaniu w ziemi (ang. CCS – carbon capture and storage).

Turkusowy wodór – powstaje w wyniku termicznego rozszczepienia metanu (tzw. piroliza metanu). W miejsce CO₂ powstaje węgiel stały. Proces pirolizy metanu nadal znajduje się na etapie rozwoju.

Żółty wodór – to wodór wytwarzany z miksu energetycznego istniejącego w sieci danego kraju. W Szwajcarii energia elektryczna w sieci pochodzi głównie z elektrowni wodnych lub jądrowych.

Różowy wodór – produkowany jest przy użyciu energii jądrowej. Energia jądrowa prawie nie wytwarza CO₂ podczas swojej działalności, ale jej źródło energii nie jest odnawialne.