Krijimi i ekonomisë së re të hidrogjenit është një ndërmarrje masive. Është gjithashtu delikate, shkruan The Economist
Biznesi i sotëm i hidrogjenit është njëkohësisht shumë ndotës dhe me rëndësi jetike. Rreth 90 milionë tonë hidrogjen prodhohen çdo vit, duke siguruar të ardhura prej mbi 150 miliardë dollarë – pothuajse sa të ardhurat e ExxonMobil, kompani nafte dhe gazi.
Ky aktivitet kryhet pothuajse tërësisht duke djegur karburantet fosile me ajër dhe avull – një proces i cili përdor 6% të gazit natyror në botë dhe 2% të qymyrit dhe lëshon më shumë se 800 milionë tonë dioksid karboni, duke lëshuar emetime pothuajse në të njëjtin nivel si ato të Gjermanisë.
Përveç përdorimit për përpunimin e naftës dhe prodhimin e metanolit për përdorim në plastikë, hidrogjeni shfrytëzohet gjithashtu për prodhimin e pothuajse të gjithë amoniakut industrial të botës. Amoniaku është përbërësi kryesor në plehrat kimike. Pa praninë e tij, bie prodhimi bujqësor dhe me qindra miliona njerëz do të vuanin nga uria.
Sipas planifikuesve të politikave të gjelbra në të gjithë botën, në të ardhmen, biznesi i hidrogjenit, do të jetë bërë jetik në një mënyrë tjetër: si një mjet për të dekarbonizuar pjesët e ekonomisë të cilat nuk mund t’i arrijnë transformimet e tjera industriale, dhe duke u lejuar vendeve të arrijnë qëllimin e tyre për stabilizimin e klimës. Por që të arrihet ky qëllim jetik, gjithçka tjetër në lidhje me këtë industri, duhet të ndryshojë.
Banka e investimeve, Morgan Stanley, mendon se, nëse qeveritë i marrin seriozisht angazhimet e tyre të gjelbra, tregu i sotëm mund të rritet më shumë se pesëfish, duke arritur në mbi 500 milionë tonë deri në vitin 2050 (shiko grafikun 1). Dhe ai duhet të bëhet i pastër, duke ulur emetimet e dioksidit të karbonit në zero.
Hidrogjeni i pastër është një burim mjaft i besueshëm. Metoda aktuale e prodhimit të tij nga lëndët djegëse fosile mund të kombinohet me teknologjinë, e cila ndan dioksidin e karbonit të nxjerrë dhe e ruan atë nën tokë, një proces i njohur si kapja dhe ruajtja e karbonit (CCS).
Një mënyrë tjetër është që karburantet fosile të hiqen krejtësisht nga procesi. Energjia elektrike e gjeneruar nga burimet e rinovueshme ose nga ndonjë burim tjetër i pastër, mund të përdoret për të ndarë molekulat e ujit, duke çliruar kështu hidrogjenin dhe oksigjenin e tyre, një proces i quajtur elektrolizë.
Një mënyrë për t’i bërë shpejt më të lira këto teknologji të lira, do të ishte duke rritur mjaftueshëm çmimin e karbonit që industria aktuale t’i miratonte këto teknologji – e cla duket shumë e pamundur. Kështu, qeveritë po përpiqen të nxisin kërkesën për kapacitet të pastër të hidrogjenit përmes politikave industriale dhe subvencioneve, në vend që të nxisin rritjen e burimeve të rinovueshme.
Siç thotë strategjia e hidrogjenit e Bashkimit Europian, “Nga viti 2030 dhe deri në vitin 2050, teknologjitë e rinovueshme të hidrogjenit duhet të arrijnë pjekurinë dhe të vendosen në shkallë të gjerë për të përfshirë të gjithë sektorët që janë të vështirë për t’u dekarbonizuar”.
Problemi është se hidrogjeni nuk është si energjia elektrike e rinovueshme. Energjia e gjelbër e ndihmon klimën thjesht duke zëvendësuar energjinë elektrike të ndotur. Në pjesën më të madhe, hidrogjeni e ndihmon klimën vetëm kur përdoret për qëllime të reja dhe në pajisje të reja.
Që kompanitë t’i blejnë këto pajisje, ato duhet të jenë të sigurta se do të ketë hidrogjen të pastër, të bollshëm dhe të përballueshëm nga ana financiare. Që kompanitë të prodhojnë hidrogjen të pastër me shumicë, ato duhet të dinë se do të ketë përdorues që do të jenë të gatshëm ta blejnë atë. Kjo është arsyeja pse janë të nevojshme paratë publike për të nxitur ofertën dhe kërkesën.
Këshilli i Hidrogjenit, një konsorcium industrial, llogarit se rreth 350 projekte të mëdha janë duke u zhvilluar globalisht për prodhimin e hidrogjenit të pastër, strukturat e shpërndarjes së hidrogjenit dhe impiantet industriale, të cilat do të përdorin hidrogjenin për procese që tani përdorin lëndë djegëse fosile (shiko hartën).
Kështu, ata do të kenë kërkesa të mëdha për energji elektrike, deri në dhjetëra e qindra gigavat, në të njëjtin nivel me ato të vendeve të mëdha, dhe pritet të marrin 500 miliardë dollarë në investime publike dhe private, nga tani deri në vitin 2030. Ky shpenzim mund të përfundojë duke i vënë në një gjendje të vështirë qeveritë dhe duke zemëruar aksionerët nëse nuk përmbushen pritshmëritë e larta.
Hidrogjeni ishte një opsion popullor shumë kohë para se ndryshimi i klimës të bëhej problem. Tërheqja ndaj tij ishte e trefishtë. Së pari, ai siguron volume të mëdha energjie: djegia e një kilogrami hidrogjen, siguron 2.6 herë më shumë energji se djegia e një kilogrami gaz natyror.
Kur digjet në ajër, ai nuk prodhon sulfate ose monoksid karboni që dëmtojnë cilësinë e ajrit, si jashtë ashtu edhe brenda, edhe pse prodhon disa okside azoti. Dhe për shkak se mund të bëhet me elektrolizë, ose nga qymyri, hidrogjeni mund të çlirojë konsumatorët e tij nga tirania e prodhuesve të naftës.
Problemi është se nuk ka asnjë burim natyror të hidrogjenit; në Tokë, shumica është e lidhur me molekula të tjera si ato të lëndëve djegëse fosile, ose biomasës, apo ujit. Ligjet e termodinamikës na tregojnë se prodhimi i hidrogjenit nga një prej këtyre pararendësve, do të kërkojë gjithmonë e më tepër energji hyrëse se energjia që përfitohet kur përdor hidrogjenin. Kjo është arsyeja pse hidrogjeni përdoret sot për procese ku është thelbësor shtimi kimik i atomeve të hidrogjenit, siç është prodhimi i amoniakut për plehra kimike dhe lëndë eksplozive.
Dy rrugët e mundshme
Arsyeja pse pretendimet që hidrogjeni është karburanti i së ardhmes nuk kanë shumë peshë, është se, edhe duke pasur më shumë energji të pastër (një sfidë e madhe në vetvete), ka disa pjesë të ekonomisë që aktualisht duket se do t’i rezistojnë elektrifikimit. Mullinjtë e erës dhe Tesla nuk mjaftojnë për të shpëtuar botën.
Ekspertët e energjisë përdorin disa terma për të përshkruar industrinë e hidrogjenit pa emetime. Hidrogjeni i sotëm njihet si gri nëse bëhet me gaz natyror, dhe si i zi, nëse bëhet me qymyr. Të njëjtat teknologji me CCS të shtuar, njihen si blu. Produkti i elektrolizatorëve që funksionojnë nëpërmjet energjive të rinovueshme, quhet hidrogjen i gjelbër, ndërsa i atyre që funksionojnë nëpërmjet energjisë bërthamore, quhet hidrogjen rozë.
Aktualisht, hidrogjeni gri kushton rreth 1 dollarë për kilogram – kostoja varet kryesisht nga çmimi i gazit natyror. Askush nuk po prodhon ende hidrogjen blu në shkallë të gjerë, por kur të fillojnë ta bëjnë këtë, kostot ndoshta do të jenë sa dyfishi i atyre të hidrogjenit gri.
Në qershor, Departamenti Amerikan i Energjisë zbuloi nismën “Hydrogen Shot” që synon të zvogëlojë koston e hidrogjenit të gjelbër, rozë, ose blu, me afërsisht katër të pestat, në 1 dollar/kg deri në vitin 2030. Kjo do të lehtësohet nga një sërë faktorësh.
I pari është rënia e vazhdueshme e kostos së energjisë elektrike të rinovueshme. Kjo ka rëndësi sepse energjia elektrike zakonisht përbën pjesën më të madhe të kostos së hidrogjenit të elektrolizuar. Faktori i dytë është që elektrolizuesit po bëhen më të mirë dhe më të lirë.
Kompania amerikane Bloom Energy, kohët e fundit zbuloi një elektrolizator me oksid të ngurtë, i cili mendohet se mund të jetë 15-45% më efikas se produktet rivale, pjesërisht sepse funksionon në një nivel shumë të lartë temperature. Po përmirësohet gjithashtu edhe teknologjia e bazuar në membranat e shkëmbimit të protoneve (PEMS). Ndërmarrja e projekteve të mëdha të hidrogjenit gjithashtu ka bërë të mundur ndërtimin e elektrolizatorëve shumë më të mëdhenj se më parë, gjë që ul koston për kilogram.
Çmimet do të bien si rezultat i rritjes së përvojës, ashtu siç kanë rënë çmimet në sektorin e energjisë diellore. Sot bota ka rreth tre gigavat (GW) kapacitet elektrolizator. McKinsey, një firmë konsulence, parashikon që ky kapacitet të rritet në mbi 100GW deri në vitin 2030.
Prodhuesi britanik i pajisjeve të elektrolizatorëve ITM Power është dyfishuar në vlerë në krahasim me vitin e kaluar. Firma shpenzoi 172 milionë £ (226 milionë dollarë në atë kohë) vitin e kaluar, për të zgjeruar kapacitetin në 2.5GW në vit. Firma gjithashtu ka lidhur partneritet me Siemens Gamesa, prodhues turbinash, për të ndërtuar një “qendër të madhe hidrogjeni” në brigjet e grykëderdhjes Humber të Britanisë.
Një shenjë në mur
Si rezultat i këtyre forcave, çmimi i hidrogjenit të prodhuar nga burimet e rinovueshme është duke u ulur dhe duket se do të vazhdojë kështu. Bloomberg NEF parashikon që çmimi i hidrogjenit të gjelbër duke përdorur elektrolizën PEM, mund të ulet në vetëm 2 dollarë për kg deri në vitin 2030, duke e bërë atë konkurrues me hidrogjenin blu. Morgan Stanley argumenton se në zonat që janë më të përshtatshme për energjitë e rinovueshme në Amerikë, hidrogjeni i gjelbër do të arrijë çmimin e hidrogjenit gri me 1 dollar/kg në një periudhë “2-3-vjeçare”.
Tregjet e rëndësishme për hidrogjenin e gjelbër, blu dhe rozë, do të jenë ato që ofrojnë një avantazh të qartë mbi qasjet e tjera të bazuara në lëndë djegëse jo-fosile. Këtë muaj, firma New York Power Authority, do të nisë një projekt pilot ku hidrogjeni i gjelbër i prodhuar nga energjia hidroelektrike, do të përzihet në gaz natyror, në përqendrime deri në rreth 30%, për të gjeneruar energji elektrike nga një turbinë gazi normale.
Kjo duket si një marrëzi termodinamike, pasi sasia e energjisë elektrike e prodhuar nga djegia e hidrogjenit në një turbinë, nuk mund të jetë kurrë aq sa sasia e përdorur për ta prodhuar atë; ushqyerja e energjisë së përdorur për të furnizuar elektrolizatorin drejtpërdrejt në rrjet, do të siguronte më shumë kilovat-orë.
Por jo të gjithë kilovatët/orë janë të njëjtë. Ndonjëherë burimet e ripërtëritshme prodhojnë energji elektrike më të madhe, duke e ulur çmimin e saj në zero ose madje, në disa raste, edhe nën zero. Ka disa situata kur njerëzit paguhen për të hequr energjinë elektrike nga rrjeti, ose ngarkohen me tarifë kur e prodhojnë atë.
E njëjta gjë vlen edhe nëse hidrogjeni është gri, por prodhuesi i hidrogjenit nuk duhet të paguajë çmim për emetimet e lëshuara. Kjo nuk siguron asnjë përfitim mjedisor – emetimet neto janë më të larta, edhe pse emetimet nga termocentrali janë më të ulëta. Sidoqoftë, disa argumentojnë se kjo është një mënyrë për të rritur kërkesën për hidrogjen, duke përgatitur kështu tregun për një të ardhme më të gjelbër.
Hidrogjeni nuk është mënyra e vetme për të balancuar kohët dhe zonat ku energjia elektrike është e tepërt, me ato ku ajo kërkohet shumë; ndërtimi i rrjeteve të mëdha të ndërlidhura ndihmon shumë në këtë aspekt, ashtu si dhe rezervat e baterive dhe teknologjia e rrjetit inteligjent që zvogëlon ngarkesat kur është e nevojshme. Duke qenë se mund të ruhet për një periudhë afatgjatë, duke përballuar ndryshimet nga sezoni në sezon, madje edhe vit pas viti, hidrogjeni duket më i përshtatshëm se çdo konkurrent tjetër.
Një projekt intrigues që po zhvillohet në Utah, që përfshin degën amerikane të kompanisë japoneze Mitsubishi, do të prodhojë hidrogjen nga burimet e rinovueshme lokale, do ta ruajë atë në strukturat aty pranë, dhe do ta përdorë si lëndë djegëse për të fuqizuar një turbinë gjigante që prodhon energji të pastër.
Marco Alverà, shefi i kompanisë italiane Snam, një nga operatorët më të mëdhenj të tubacioneve në botë, dhe autor i një libri të fundit mbi hidrogjenin, beson se hidrogjeni i gjelbër mund të transportohet nga Tunizia në Bavari, duke përdorur një kombinim të tubacioneve ekzistues dhe atyre të rinj. Australia dhe Kili shpresojnë të eksportojnë me anije hidrogjen të prodhuar nga energjia lokale diellore.
Një treg tjetër ku hidrogjeni ka një avantazh të dukshëm mbi energjinë e rinovueshme, është çeliku. Koksi është një përbërës i rëndësishëm i prodhimit të çelikut, i cili përbën rreth 8% të emetimeve të gazrave serë; siguron jo vetëm nxehtësinë e nevojshme për procesin, por edhe karbonin e nevojshëm.
Një proces alternativ, i quajtur reduktim direkt, përdor hidrogjenin për të bërë pjesën më të madhe të punës kimike që kryen karboni në shkritoret aktuale. ArcelorMittal, gjiganti europian i çelikut, kohët e fundit premtoi të shpenzonte 10 miliardë dollarë për të zvogëluar emetimet e gazrave serë dhe kërkon të përdorë hidrogjenin për ta realizuar këtë. US Steel ka krijuar partneritet me firmën norvegjeze Equinor, një kompani nafte dhe gazi, e cila është një pioniere në këtë fushë dhe tani po merret me hidrogjenin blu.
Proceset industriale si reaktorët kimikë, furrat e çimentos dhe prodhimi i qelqit, gjithashtu kërkojnë temperatura të larta, një kërkesë që jo gjithmonë sigurohet lehtë nga energjia elektrike. Në një raport të kohëve të fundit mbi ekonominë e hidrogjenit, Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë (IEA), një think-tank e drejtuar nga qeveritë e vendeve të pasura, ka vënë në dukje se tashmë hidrogjeni mund të zëvendësojë drejtpërdrejt gazin natyror në disa procese.
Kërkesa për t’u larguar
Kur bëhet fjalë për aviacionin dhe transportin, roli i hidrogjenit është një çështje debati intensiv. ZeroAvia, kompani startup e mbështetur nga British Airways dhe Jeff Bezos, themeluesi miliarder i Amazon, përfundoi fluturimin e parë me energji të furnizuar nga qeliza karburanti, me një avion me madhësi komerciale, në Britani, një vit më parë. Operatorët e trageteve në Norvegji dhe në bregun perëndimor të Amerikës, tani po eksperimentojnë me tragete që furnizohen me qeliza karburanti të hidrogjenit, për kryerjen e distancave të shkurtra.
Airbus, prodhuesi europian i avionëve, po ofron mbështetjen e tij të plotë për hidrogjenin. Në shtator, ai konfirmoi një plan për të furnizuar avionët duke përdorur hidrogjen, deri në vitin 2035. Guillaume Faury, shefi i kompanisë, u shpreh: “Hidrogjeni ka një densitet energjie tri herë më të lartë se vajguri…”
Në bazë të peshës, kjo është e vërtetë. Në bazë të vëllimit, nuk është. Në temperaturë dhome, hidrogjeni është gazi më pak i dendur në univers. Pra, megjithëse për kilogram ai mund të mbajë tre herë më shumë energji se vajguri, për litër, ai mbart 3000 herë më pak.
Boeing, rivali amerikan i Airbus, është më i matur në përdorimin e hidrogjenit. Kompania pajtohet se “hidrogjeni është thelbësor për të gjitha karburantet e qëndrueshme të aviacionit”. Por ata mendojnë se fluturimi i një Boeing 747 përtej Atlantikut duke përdorur hidrogjen të lëngshëm, do të kërkonte mbushjen e të gjithë hapësirës së pasagjerëve dhe bagazheve me karburant.
Grupi Konsultativ i Bostonit (BCG) parashikon se hidrogjeni mund të përdoret për të furnizuar trenat deri në vitin 2030, edhe pa rritjen e çmimit të karbonit. Kompania parashikon që hidrogjeni të përdoret edhe për kamionët e rëndë, anijet dhe në industrinë e kimikateve.
Por kjo mund të realizohet vetëm nëse oferta dhe kërkesa rriten së bashku. Një qasje e zakonshme ku furnizimi nuk do të stimulohej, do t’i nxiste kompanitë të prodhonin teknologji ndotëse, veçanërisht në aplikimet industriale. Por stimulimi i ofertës do të krijonte rezistencë, si nga drejtues në fusha të tjera, ashtu edhe nga ministritë e financave, përveç rasteve nëse kërkesa do të rritej dukshëm së bashku me ofertën.
Zoti Heid nga firma McKinsey e krahason ekonominë e hidrogjenit me një volant të rëndë: “Duhet më shumë përpjekje për ta rrotulluar atë, por sapo fiton ritëm, rrotullohet pa problem”.
Përktheu: Lira Muça