Των Χαράλαμπου Κωνσταντίνου,Ματθαίου Γιακουμή, Πάνου Παπαναστασίου*
Η Ευρωπαϊκή Ένωση στοχεύοντας να μετατραπεί σε μια βιώσιμη οικονομία και να επιτύχει κλιματική ουδετερότητα έως το 2050, επιδιώκει τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και την προώθηση της οικονομικής ανάπτυξης μέσω επενδύσεων σε καθαρές τεχνολογίες ενέργειας και υποδομές. Το πράσινο υδρογόνο, το οποίο παράγεται μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή, αποτελεί παράγοντα καθοριστικής σημασίας για αυτή την ενεργειακή μετάβαση.
Το πράσινο υδρογόνο αναμένεται να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο ως καθαρό καύσιμο στην απανθρακοποίηση τομέων με δύσκολη μετάβαση σε καθαρές μορφές ενέργειας, όπως οι μεταφορές και η βιομηχανία, ενώ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας μέσω αποθήκευσης. Δεδομένου ότι οι περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν είναι συνεχείς, η περίσσεια ανανεώσιμης ενέργειας που παράγεται σε περιόδους υψηλής παραγωγής μπορεί να αποθηκευτεί με τη μορφή υδρογόνου και να απελευθερωθεί όταν η ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την προσφορά.
Παρά τις παγκόσμιες πρωτοβουλίες για την προώθηση της παραγωγής και της εφαρμογής του υδρογόνου, ένας από τους κύριους περιοριστικούς παράγοντες για την περαιτέρω ανάπτυξή του είναι η έλλειψη δυνατοτήτων αποθήκευσης. Αν και υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες αποθήκευσης πράσινου υδρογόνου, οι περισσότερες μπορούν να αποθηκεύσουν μικρούς όγκους.
Η αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων υδρογόνου μπορεί να επιτευχθεί κυρίως σε υπόγειες γεωλογικές δομές, όπως σπήλαια αλάτων, εξαντλημένα κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου και υφάλμυρους υδροφορείς. Σε σύγκριση με την επιφανειακή αποθήκευση, η υπόγεια αποθήκευση υδρογόνου προσφέρει επιπλέον ασφάλεια έναντι τρομοκρατικών επιθέσεων και πιθανών δολιοφθορών.
Οι υπόγειες δεξαμενές υδρογόνου μπορούν να ξαναγεμίσουν όταν η παραγόμενη ανανεώσιμη ενέργεια είναι υψηλότερη από τη ζήτηση και το υδρογόνο μπορεί να αντληθεί σε περιόδους όπου η ζήτηση είναι υψηλότερη από την προσφορά. Αν και δύσκολη, η αποθήκευση υδρογόνου στο υπέδαφος έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει μια ασφαλή και επεκτάσιμη λύση για την αντιμετώπιση της διαλείπουσας φύσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε επίπεδο αναγκών μεγάλων γεωγραφικών περιοχών.
Δεδομένης της ανάγκης για εξόρυξη φυσικού αερίου στην εποχή της ενεργειακής μετάβασης, διαμορφώνεται η προοπτική συνδυασμού της με την έγχυση υδρογόνου σε κοιτάσματα και ταυτόχρονη εξόρυξη φυσικού αερίου, λειτουργώντας ως στρατηγική διπλής εκμετάλλευσης. Σε αυτό το σενάριο, το υδρογόνο όχι μόνο θα αποθηκεύεται αλλά και θα λειτουργεί ως φυσικός μηχανισμός υποβοήθησης της εξαγωγής φυσικού αερίου. Αυτή η μέθοδος, γνωστή ως βελτιωμένη ανάκτηση (enhanced recovery), βασίζεται στη φυσική αρχή ότι το υδρογόνο μπορεί να «σπρώξει» το φυσικό αέριο προς τα σημεία εξόρυξης, βελτιώνοντας έτσι την αποδοτικότητα της παραγωγής και επιτρέποντας την ανάκτηση επιπλέον ποσοτήτων αερίου που υπό κανονικές συνθήκες θα παρέμεναν αδρανείς στο γεωλογικό σχηματισμό (υπόγειο ταμιευτήρα).
Αν και προς το παρόν δεν είναι οικονομικά βιώσιμη, αυτή η στρατηγική έχει τη δυναμική να προσφέρει σημαντικά ενεργειακά οφέλη στο μέλλον. Η βιομηχανία του πράσινου υδρογόνου βρίσκεται ακόμη στα πρώτα στάδια ανάπτυξής της και αντιμετωπίζει σημαντικές τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις. Η οικονομική ανάλυση ενός έργου πράσινου υδρογόνου, με βάση πρόσφατα αντιπροσωπευτικά δεδομένα για το κόστος και τις τιμές, δείχνει ότι προς το παρόν δεν αποτελεί μια βιώσιμη επένδυση από την οπτική γωνία των επενδυτών, εκτός αν υποστηριχθεί από ισχυρές επιδοτήσεις και ευνοϊκές πολιτικές αποφάσεις. Το σταθμισμένο κόστος παραγωγής υδρογόνου (LCOH) εκτιμάται σήμερα στα 4,5 έως 6,5 $/kg, με την αύξηση να οφείλεται σε πολλούς παράγοντες, όπως το υψηλό κόστος κεφαλαίου, οι αυξημένες δαπάνες για εργασία και υλικά, το υψηλότερο κόστος κατασκευής και εξισορρόπησης μιας μονάδας ηλεκτρόλυσης, καθώς και η αύξηση των τιμών της ηλεκτρικής ενέργειας.
Παρόλα αυτά, το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου αναμένεται να μειωθεί σημαντικά στο μέλλον, φτάνοντας τα 2,5 έως 4,0 $/kg έως το 2030 και κάτω από 1 έως 2 $/kg έως το 2050. Αυτή η μείωση θα οφείλεται στις οικονομίες κλίμακας, στις τεχνολογικές προόδου στους ηλεκτρολύτες, στην αύξηση της απόδοσης και στη μείωση του κόστους της ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας.
Εν κατακλείδι, το πράσινο υδρογόνο αποτελεί μια τεχνολογικά υποσχόμενη, αλλά προς το παρόν μη βιώσιμη οικονομικά λύση, με τη δυναμική να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στη μετάβαση προς ένα καθαρότερο ενεργειακό μέλλον. Παρότι σήμερα αντιμετωπίζει σημαντικές τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις, η σταδιακή μείωση του κόστους παραγωγής, σε συνδυασμό με την ανάπτυξη των απαραίτητων υποδομών και την υποστήριξη κατάλληλων πολιτικών, μπορεί να το καταστήσει βιώσιμη και ανταγωνιστική επιλογή. Η επιτυχής ενσωμάτωσή του στο ενεργειακό σύστημα της Ευρωπαϊκής Ένωσης και παγκοσμίως θα εξαρτηθεί από τη συνεχή καινοτομία, τις στρατηγικές επενδύσεις σε καθαρές τεχνολογίες και την ενίσχυση των μηχανισμών αποθήκευσης και διανομής, συμβάλλοντας καθοριστικά στην επίτευξη της κλιματικής ουδετερότητας.
*Ο Χαράλαμπος Κωνσταντίνου είναι Μεταδιδακτορικός Ερευνητής, Κέντρο Αριστείας Φαέθων, Πανεπιστήμιο Κύπρου.
*Ο Ματθαίος Γιακουμή, Διδακτορικός Ερευνητής, The University of Texas at Austin.
*Ο Πάνος Παπαναστασίου, Kαθηγητής, Κέντρο Αριστείας Φαέθων, Πανεπιστήμιο Κύπρου.
