Το καθαρό υδρογόνο που παράγεται με ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια αποτελεί έναν φορέα ενέργειας μηδενικών εκπομπών ρύπων, ωστόσο δεν είναι ακόμη τόσο ανταγωνιστικός ως προς το κόστος σε σχέση με το υδρογόνο που παράγεται από φυσικό αέριο.
Η έρευνα και η βιομηχανική καινοτομία στις εφαρμογές υδρογόνου αποτελεί προτεραιότητα της ΕΕ και λαμβάνει σημαντική χρηματοδότηση μέσω ερευνητικών προγραμμάτων. Η διαχείριση των έργων υδρογόνου γίνεται από την κοινή επιχείρηση Fuel Cells and Hydrogen (FCH JU), μια εταιρική σχέση δημόσιου-ιδιωτικού τομέα που υποστηρίζεται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή.
Η στρατηγική της ΕΕ για το υδρογόνο, που εγκρίθηκε τον Ιούλιο του 2020, στοχεύει στην επιτάχυνση της ανάπτυξης καθαρού υδρογόνου. Η Ευρωπαϊκή Συμμαχία Καθαρού Υδρογόνου, που ιδρύθηκε ταυτόχρονα, είναι ένα φόρουμ που συγκεντρώνει τη βιομηχανία, τις δημόσιες αρχές και την κοινωνία των πολιτών, για το συντονισμό των επενδύσεων.
Σχεδόν όλα τα κράτη μέλη της ΕΕ αναγνωρίζουν τον σημαντικό ρόλο του υδρογόνου στα εθνικά τους σχέδια για την ενέργεια και το κλίμα για την περίοδο 2021-2030. Περίπου οι μισοί έχουν σαφείς στόχους που σχετίζονται με το υδρογόνο, εστιάζοντας κυρίως στις μεταφορές και τη βιομηχανία.
Στο Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, η Επιτροπή Βιομηχανίας, Έρευνας και Ενέργειας (ITRE) εκπονεί έκθεση πρωτοβουλίας σχετικά με τη στρατηγική της ΕΕ για το υδρογόνο. Το Συμβούλιο ενέκρινε συμπεράσματα σχετικά με την αγορά υδρογόνου της ΕΕ τον Δεκέμβριο του 2020, με έμφαση στο ανανεώσιμο.
Κλιματική ουδετερότητα και ολοκλήρωση ενεργειακών συστημάτων
Στο πλαίσιο της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας, η ΕΕ έχει θέσει τον στόχο να καταστεί ουδέτερη κλιματικά έως το 2050.
Ενώ η ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα σε πολλές χρήσεις, δεν μπορεί εύκολα να τα αντικαταστήσει εντελώς στις οδικές εμπορευματικές μεταφορές, στη ναυτιλία και στις αερομεταφορές ή σε βιομηχανικές δραστηριότητες όπως η παραγωγή χάλυβα, όπου τα ορυκτά καύσιμα χρησιμοποιούνται ως πηγή ενέργειας και ως αντιδραστήριο. Ωστόσο, το υδρογόνο μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας σε αυτές τις περιοχές.
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ εξαρτάται συχνά από την ώρα της ημέρας, τον καιρό και την εποχή, επομένως απαιτείται κάποια μορφή αποθήκευσης ενέργειας όταν δεν επαρκεί για την κάλυψη της ζήτησης.
Αυτή η ανάγκη μπορεί να καλυφθεί με μπαταρίες και υδροηλεκτρικές αντλίες αποθήκευσης, αλλά και με τη χρήση ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνου. Αυτή η μετατροπή ενέργειας μεταξύ ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικού αερίου επιτρέπει την ολοκλήρωση των ενεργειακών συστημάτων. Για να προετοιμάσει το δρόμο για συνεκτική δράση, τον Ιούλιο του 2020 η Επιτροπή υιοθέτησε σχετική στρατηγική.
Μελέτες έχουν δείξει ότι ένα ολοκληρωμένο σύστημα ενέργειας που χρησιμοποιεί υποδομές φυσικού αερίου θα είναι πιο οικονομικό από ό, τι ένα που επικεντρώνεται στη μέγιστη ηλεκτροδότηση και απαιτεί δαπανηρές αναβαθμίσεις του δικτύου και λύσεις αποθήκευσης.
Όλα τα σενάρια κλιματικής ουδετερότητας στο σχέδιο των στόχων για το κλίμα προβάλλουν μια αυξανόμενη ζήτηση υδρογόνου, η οποία θα αντιστοιχεί περίπου στο 9% της τελικής ζήτησης ενέργειας της ΕΕ έως το 2050, σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή.
Υδρογόνο για μια ουδέτερη κλιματικά οικονομία
Το καθαρό ή χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα υδρογόνο μπορεί να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου αντικαθιστώντας τα ορυκτά καύσιμα ως φορείς ενέργειας ή χημική πρώτη ύλη και συμβάλλοντας έτσι στην επίτευξη μιας ουδέτερης από το κλίμα οικονομίας.
Ενσωμάτωση ενεργειακού συστήματος
Το μελλοντικό κλιματικά ουδέτερο ενεργειακό σύστημα αναμένεται να βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, όπου η βιομάζα και η πυρηνική ενέργεια διαδραματίζουν πιο περιορισμένο ρόλο.
Πολλές χρήσεις ενέργειας που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα σήμερα, για παράδειγμα ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας για μεταφορά ή ηλεκτρικές αντλίες θερμότητας για θέρμανση και ψύξη, μπορούν να ηλεκτροδοτηθούν. Ωστόσο, η ηλεκτροδότηση δεν είναι πρακτική για ορισμένες χρήσεις όπως μεταφορά βαρέων εμπορευμάτων, παραγωγή χάλυβα ή βιομηχανική θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας. Για αυτές τις εφαρμογές, το καθαρό υδρογόνο παρέχει έναν έμμεσο τρόπο χρήσης ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας.
Για άλλες χρήσεις, όπως επιβατικά αυτοκίνητα ή θέρμανση χώρου, υπάρχει μια επιλογή μεταξύ ηλεκτρισμού και χρήσης υδρογόνου, αν και η απευθείας χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είναι πιο ενεργειακά αποδοτική από τη χρήση του για την παραγωγή υδρογόνου.
Η εκτεταμένη ηλεκτροδότηση θα απαιτούσε μαζική επέκταση της ικανότητας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και του ηλεκτρικού δικτύου, ενώ η επιλογή καθαρού υδρογόνου θα απαιτούσε επίσης αύξηση της προσφοράς ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και επενδύσεις σε υποδομές μεταφοράς και αποθήκευσης υδρογόνου. Η επανατοποθέτηση της υπάρχουσας υποδομής μεταφοράς και αποθήκευσης φυσικού αερίου για υδρογόνο μπορεί να μειώσει την ανάγκη για επενδύσεις.
Το υδρογόνο μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση των προκλήσεων που θέτει το αυξανόμενο μερίδιο των μεταβλητών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σύμφωνα με ανάλυση της Κογκρέσου Έρευνας Υπηρεσία.
Το πλεόνασμα της ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας, που συχνά περιορίζεται, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου με ηλεκτρόλυση. Αυτό το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί και να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια όταν η ζήτηση κορυφώνεται, με καύση σε τροποποιημένους αεριοστρόβιλους ή με ηλεκτροχημική αντίδραση σε κυψέλες καυσίμου.
Η απόδοση των κυψελών καυσίμου είναι έως 60% και των ορυκτών σταθμών 35-60%. Η ηλεκτρόλυση του νερού έχει απόδοση 60-80%, που σημαίνει ότι περισσότερο από το ήμισυ της ενέργειας χάνεται με τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε υδρογόνο και ξανά στην ηλεκτρική ενέργεια.
Στρατηγική της ΕΕ για το υδρογόνο
Ο στόχος της Ευρωπαϊκής Επιτροπής προς μια στρατηγική υδρογόνου για μια κλιματικά ουδέτερη Ευρώπη, η οποία εγκρίθηκε στις 8 Ιουλίου 2020, είναι να επιταχύνει την ανάπτυξη καθαρού υδρογόνου, διασφαλίζοντας το ρόλο της ως ακρογωνιαίου λίθου ενός κλιματικά ουδέτερου ενεργειακού συστήματος έως το 2050.
Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, η στρατηγική προβλέπει μια σταδιακή πορεία. Αρκετές βασικές δράσεις πρόκειται να υλοποιηθούν κατά τη διάρκεια τριών στρατηγικών φάσεων μεταξύ του 2020 και του 2050. Η στρατηγική επισημαίνει το υφιστάμενο status quo, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι το υδρογόνο (και ιδίως το ανανεώσιμο υδρογόνο) διαδραματίζει ελάχιστο ρόλο στη συνολική παροχή ενέργειας σήμερα, με προκλήσεις όσον αφορά την ανταγωνιστικότητα κόστους, την κλίμακα παραγωγής, τις ανάγκες υποδομής και την ασφάλεια.
Τέλος, σύμφωνα με την Επιτροπή, η συνεργασία σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού και σε ολόκληρο τον δημόσιο και τον ιδιωτικό τομέα είναι απαραίτητη για την επίτευξη ενός ευνοϊκού ρυθμιστικού πλαισίου στις επενδύσεις έρευνας και ανάπτυξης στον τομέα αυτό.