Τι είναι το Πράσινο Υδρογόνο - Πώς μπαίνει στο παιχνίδι η Ελλάδα;

Οι εξελίξεις αναφορικά με την πράσινη μετάβαση (και) της χώρας μας τρέχουν με ραγδαίους ρυθμούς. Πέραν της ηλεκτροκίνησης στον τομέα των επιβατικών Ι.Χ, που πλέον πρέπει να θεωρείται δεδομένη, υπάρχουν εξίσου σημαντικά, σημαντικότερα για την ακρίβεια projects που κινούνται σε γοργούς ρυθμούς και για τα οποία πολλοί μπορεί να μην γνωρίζουν αλλά είναι ήσσονος σημασίας τόσο για την Ελλάδα όσο και για ολόκληρη την Ευρώπη.

Γενναίες ευρωπαϊκές επιδοτήσεις

Δημιουργία οικονομίας πράσινου υδρογόνου. Κρατήσετε αυτή τη φράση στο μυαλό σας γιατί δίνει όσο πιο εύστοχα γίνεται το στίγμα της νέας εποχής. Η σταδιακή λοιπόν ανάπτυξη υποδομών και παραγωγής υδρογόνου από ΑΠΕ, με προτεραιότητα τη χρήση του ως καθαρό αέριο καύσιμο, την αξιοποίησή του από την βιομηχανία και την υποκατάσταση ορυκτών καυσίμων στις αεροπορικές, ναυτιλιακές, εμπορευματικές με βαριά οχήματα μεταφορές, αλλά και στη μακρόχρονη αποθήκευση στην ηλεκτροπαραγωγή, ετοιμάζεται ήδη. Μάλιστα, εκδηλώνεται σημαντική κινητικότητα στον τομέα αυτό που σε συνδυασμό με ανταγωνιστικά ΑΠΕ μπορεί να αναπτύξει αλυσίδα αξίας στη χώρα.

Το ΕΣΕΚ επιδιώκει κατά προτεραιότητα να μηδενιστούν σχεδόν οι εκπομπές CO2 από την παραγωγή ενέργειας, ήδη αμέσως μετά το 2035, ώστε απρόσκοπτα η ηλεκτρική ενέργεια να βοηθήσει τη μείωση των εκπομπών στους τομείς των μεταφορών και των κτηρίων, μέσω του εξηλεκτρισμού.

Σε ενεργειακές χρήσεις όπου ο εξηλεκτρισμός είναι δύσκολος ή ασύμφορος, η ηλεκτρική ενέργεια με σχεδόν μηδενικό ανθρακικό αποτύπωμα θα παράγει πράσινο υδρογόνο το οποίο είτε θα χρησιμοποιείται απευθείας είτε θα χρησιμεύει στην παραγωγή συνθετικών και κλιματικά ουδέτερων αερίων και υγρών καυσίμων.

Για το σκοπό αυτό θα χρησιμοποιείται και διοξείδιο του άνθρακα που θα δεσμεύεται από βιομάζα και την ατμόσφαιρα. Η στρατηγική αυτή θα βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη αμέσως μετά το 2035. Σύμφωνα με μελέτες, η ανάπτυξη ταμιευτήρων αποθήκευσης CO2 θα βοηθήσει τόσο το περιβάλλον, όσο και την οικονομία, με το όφελος να ξεπερνά τα 6 δισ. ευρώ! Τα νούμερα αυτά, δεν αφορούν προφανώς τις επιδοτήσεις που δίνονται ήδη για την ανάπτυξη αυτών των εγκαταστάσεων.

Δείτε ακόμα: Τι είναι οι ταμιευτήρες αποθήκευσης άνθρακα

Στο προσχέδιο λοιπόν αναθεώρησης ΕΣΕΚ γίνεται για πρώτη φορά ειδική αναφορά στις υποδομές εναλλακτικών καυσίμων που είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν για την τροφοδοσία των οχημάτων, όπως οι υποδομές φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και οι υποδομές τροφοδοσίας με υδρογόνο.

Η ταχύρρυθμη και ισόρροπη ανάπτυξη των υποδομών αυτών αποτελεί προαπαιτούμενο για την επίτευξη των στόχων κλιματικής ουδετερότητας στις μεταφορές, μέσω της αύξησης της διείσδυσης ηλεκτρικών οχημάτων και της χρήσης εναλλακτικών καυσίμων αντίστοιχα.

Σε πρώτη φάση προβλέπεται η εγκατάσταση στην Ελλάδα συστημάτων ηλεκτρόλυσης 300 MW μέχρι το 2030. Σημαντικοί ελληνικοί ενεργειακοί όμιλοι έχουν ήδη έτοιμα ή ετοιμάζουν σχέδια για παραγωγή «πράσινου» υδρογόνου, με πλέον χαρακτηριστικό αυτό της Hellenic Hydrogen (μιας κοινοπραξίας της ΔΕΗ με τη Motor Oil) για ένα μεγάλο έργο, το “North-1” – μια μονάδα ηλεκτρόλυσης 100 MW στις εγκαταστάσεις των πρώην λιγνιτικών μονάδων της ΔΕΗ στο Αμύνταιο, η οποία θα παράγει 12.600 τόνους πράσινου υδρογόνου το χρόνο.

Λέμε αντίο στο φυσικό αέριο

Η ζήτηση φυσικού αερίου κορυφώθηκε στην Ελλάδα το 2021 (6,08 bcm) και έκτοτε παρουσιάζει πτωτική τάση: 4,88 bcm το 2022 (-19,7%), ενώ το πρώτο 6μηνο του 2023 η εγχώρια ζήτηση μειώθηκε 22,2% έναντι του ίδιου διαστήματος του 2022 και το 80,6% της μείωσης αυτής οφείλεται στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής.

Η ηλεκτροπαραγωγή απορροφούσε το 73,5% της ετήσιας κατανάλωσης ΦΑ στην Ελλάδα το 2022. Το ποσοστό αυτό έπεσε στο 63,5% το πρώτο 6μηνο 2023. Σύμφωνα με το παρόν προσχέδιο αναθεώρησης ΕΣΕΚ, η κατανάλωση ΦΑ στην Ελλάδα θα πέσει στις 36,9 TWh/χρόνο (ή 3,2 bcm/χρόνο) μέχρι το 2030 και στις 7,8 TWh/χρόνο (ή 0,7 bcm/χρόνο) μέχρι το 2050.

Η κατανάλωση όμως αερίων καυσίμων συνολικά εκτιμάται σε 43,5 TWh/χρόνο έως το 2030 και 89,6 TWh/χρόνο έως το 2050, με τη διαφορά να οφείλεται στη χρήση των ανανεώσιμων αερίων: βιομεθάνιο, υδρογόνο.

Για το τελευταίο όμως, οι τομείς κατανάλωσης και τα κανάλια διανομής είναι πολύ πιθανό να διαφοροποιηθούν αφού θα καταναλώνεται κυρίως στις μεταφορές, στη βιομηχανία και για παραγωγή συνθετικών καυσίμων σε καθαρή μορφή και όχι ως μίγμα με φυσικό αέριο.

Στη τρέχουσα χρονική περίοδο, σημαντικές ποσότητες «γκρι» υδρογόνου, παραγόμενου από φυσικό αέριο, καταναλώνεται στην Ελλάδα, κυρίως από τα διυλιστήρια και τη βιομηχανία λιπασμάτων.

Σύμφωνα με τα πιο πρόσφατα δεδομένα του Ευρωπαϊκού Παρατηρητηρίου Υδρογόνου, περί τους 326.000 τόνους «γκρι» υδρογόνου καταναλώθηκαν στην Ελλάδα το 2022, έχοντας σαν αποτέλεσμα την εκπομπή περίπου 2,9 εκατομμυρίων τόνων CO2.

Η σταδιακή αντικατάσταση του «γκρι» υδρογόνου από «μπλε» ή «πράσινο» υδρογόνο (το τελευταίο παραγόμενο από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω ηλεκτρόλυσης), θα συμβάλλει δραστικά στη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, όντας ευθυγραμμισμένη με τους εθνικούς στόχους της απoανθρακοποίησης.

Επιπροσθέτως, το «πράσινο υδρογόνο» μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου στους τομείς όπου αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί, όπως η αεροπλοΐα, οι θαλάσσιες μεταφορές, αλλά και συγκεκριμένες βιομηχανικές δραστηριότητες.

Όσον αφορά το πράσινο υδρογόνο, μέχρι σήμερα, έχουν κατασκευασθεί δύο μικρές ερευνητικές μονάδες και μια μικρή εμπορική μονάδα ηλεκτρολυτικής παραγωγής υδρογόνου, ενώ έχουν δημοσιοποιηθεί και ορισμένα πιλοτικά/εμπορικά σχέδια παραγωγής υδρογόνου καθώς και σχέδια ίδρυσης πρατηρίων ανεφοδιασμού υδρογόνου σε πιλοτική εμπορική βάση που διεκδικούν χρηματοδότηση από Ευρωπαϊκά προγράμματα.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, 95 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου καταναλώθηκαν το 2022, παραγόμενοι σχεδόν εξολοκλήρου από ορυκτά καύσιμα. Το περισσότερο από αυτό χρησιμοποιήθηκε σε βιομηχανικές διεργασίες, ακολουθούμενο από διεργασίες των διυλιστηρίων.

Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (ΔΟΕ), η ποσότητα του «συμβατικού» υδρογόνου, παραγόμενου από ορυκτά καύσιμα, θα παραμείνει πρακτικά σταθερή μέχρι το 2030.

Παρόλα αυτά, μέσα στα επόμενα χρόνια, ο ΔΟΕ προβλέπει μια σημαντική αύξηση στην κατανάλωση «καινούριου» υδρογόνου (δλδ. ανανεώσιμου υδρογόνου ή υδρογόνου χαμηλών εκπομπών άνθρακα), συμπεριλαμβανομένων και άλλων χρήσεων, όπως οι μεταφορές, το οποίο θα αφορά στο 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης υδρογόνου μέχρι το 2030.

Η Ευρωπαϊκή Στρατηγική για το Υδρογόνο, η οποία εκδόθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή τον Ιούλιο του 2020, ορίζει το πλαίσιο για την ανάπτυξη του πράσινου υδρογόνου εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας του REPowerEU, το οποίο κοινοποιήθηκε τον Μάϊο του 2022, οι στόχοι αυτής της στρατηγικής έχουν ενισχυθεί περαιτέρω. Η κατανάλωση ανανεώσιμου υδρογόνου εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης προβλέπεται να αυξηθεί σε συνολικά 20 εκατομμύρια τόνους μέχρι το 2030.

Η ανάπτυξη του υδρογόνου στην Ελλάδα θα βασισθεί στους εξής άξονες

Οι ανάγκες σε πράσινο υδρογόνο θα καλυφθούν από εγχώρια παραγωγή, δεδομένου του δυναμικού της Ελλάδας σε Α.Π.Ε. Η παραγωγή θα γίνεται σε τοποθεσίες που εξασφαλίζουν τη βελτιστοποίηση του συνολικού κόστους, λαμβανομένου υπόψη και του κόστους μεταφοράς του καθαρού υδρογόνου μέχρι τα σημεία κατανάλωσης.

• Το υδρογόνο θα κατευθυνθεί κατά προτεραιότητα στους τομείς χρήσης που δεν μπορούν να εξηλεκτριστούν απευθείας, όπως των βαρέων οδικών μεταφορών, της ναυτιλίας και της αεροπλοΐας, καθώς και ορισμένων βιομηχανικών εφαρμογών (βιομηχανία χάλυβα, τσιμέντων, διυλιστήρια, παραγωγή αμμωνίας, κλπ.).
• Στη ναυτιλία και αεροπλοΐα φαίνεται να επικρατεί η χρήση ανανεώσιμων υγρών συνθετικών καυσίμων βιολογικής ή μη προέλευσης. Δεδομένου ότι ο τομέας αυτός ευρίσκεται ακόμα υπό έρευνα με σκοπό την τεχνική και, κυρίως οικονομική, ωρίμανση των σχετικών τεχνολογιών, η δραστική μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος των τομέων αυτών αναμένεται να επιτευχθεί μετά το 2030.

Στον τομέα των βαρέων οδικών μεταφορών, είναι εφικτό να εφαρμοσθεί η λύση των κυψελών καυσίμου αερίου υδρογόνου (Fuel Cell Electric Vehicles – FCEV) κατά κύριο λόγο επειδή ο χρόνος ανεφοδιασμού τους είναι αντίστοιχος με αυτόν των συμβατικών φορτηγών (5-10’).

Δεν χρειάζεται δηλαδή να περιμένουν μία ή περισσότερες ώρες για την επαναφόρτιση των μπαταριών, όπως συμβαίνει με τα πλήρως ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας (Battery Electric Vehicles – BEV).

Ήδη η Hyundai έχει ήδη διαθέσει τα πρώτα ηλεκτρο-υδρογονοκίνητα φορτηγά της στην Ελβετία και την Αυστρία, ενώ αξίζει να σημειώσουμε ότι η λύση των FCEV εξετάζεται και στα επιβατικά αυτοκίνητα από μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες όπως η Toyota, η Hyundai και η BMW.

Η βιομηχανία μπαταριών διεξάγει έρευνες εδώ και καιρό προκειμένου να αντιμετωπίσει και αυτήν την πρόκληση των βαρέων οχημάτων, ανταγωνιζόμενη τη λύση του υδρογόνου. Στο πλαίσιο αυτό και σε συμφωνία με την ευρωπαϊκή νομοθεσία (AFIR), θα ιδρυθούν πρατήρια υδρογόνου, καταρχήν σε πιλοτική βάση, ή/και για την εξυπηρέτηση ιδιαίτερα των βαρέων μεταφορών (συνολικά τουλάχιστον 26 μέχρι το 2030), ενώ μετά το 2030 αναμένεται η περαιτέρω επέκτασή τους, αναλόγως των τεχνολογικών εξελίξεων.

Στον τομέα των βιομηχανικών εφαρμογών που δεν μπορούν να εξηλεκτριστούν απευθείας, θα ενθαρρυνθεί η σχετική εφαρμοσμένη έρευνα για λύσεις βασισμένες στο υδρογόνο. Παράλληλα και ενώ θα εξελίσσεται η έρευνα, η μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος των τομέων αυτών θα επιτευχθεί με τη δέσμευση και αποθήκευση CO2.

Οι τελικοί στόχοι για την παραγωγή υδρογόνου αυτή τη στιγμή είναι υπό διερεύνηση. Ωστόσο, προς το παρόν, για το 2030 η συνολική παραγωγή πράσινου υδρογόνου εκτιμάται ότι θα ανέλθει τουλάχιστον σε 0.92TWh, που αντιστοιχεί σε δυναμικότητα εγκατεστημένων συστημάτων ηλεκτρόλυσης 300 MW περίπου, ενώ στόχος είναι να συγκεντρωθούν οι κατάλληλοι πόροι σε συνδυασμό με τη δημιουργία αλυσίδας απορρόφησης του υδρογόνου σε χρήσεις που δεν μπορούν να εξ ηλεκτρισθούν, ώστε να επιταχυνθεί περαιτέρω η παραγωγή υδρογόνου έως το 2030.

Η συνολική κατανάλωση πράσινου υδρογόνου εκτιμάται σε 63,6 TWh/έτος μέχρι το 2050, το μεγαλύτερο ποσοστό όμως (περίπου 70%) εκτιμάται ότι θα καταναλώνεται για παραγωγή συνθετικών υδρογονανθράκων για χρήση στις μεταφορές.

Υποδομές μεταφοράς υδρογόνου

Σε ό,τι αφορά τις υποδομές μεταφοράς υδρογόνου, είναι γεγονός ότι η μεταφορά του μέσω αγωγών είναι η ασφαλέστερη και φθηνότερη λύση για μεγάλες ποσότητες ή και μεγάλες αποστάσεις.

Δείτε ακόμα: Έρχονται 26 πρατήρια υδρογόνου στην Ελλάδα

Υπάρχει ήδη σχεδιασμός από τον ΔΕΣΦΑ για την ανάπτυξη δικτύου αγωγών αποκλειστικής μεταφοράς υδρογόνου, οι οποίοι θα ενώνουν τα εκτιμώμενα κύρια κέντρα ζήτησης στην Ελλάδα, δίνοντας τη δυνατότητα εισαγωγών και εξαγωγών πράσινου υδρογόνου από και προς γείτονες χώρες.

Το βασικό αυτό δίκτυο μεταφοράς υδρογόνου στην Ελλάδα έχει ενσωματωθεί στο δίκτυο της πρωτοβουλίας European Hydrogen Backbone των Ευρωπαϊκών διαχειριστών δικτύων αερίων. Έχοντας αυτό υπόψη, η Ελλάδα έχει τη δυνατότητα να λειτουργήσει ως κόμβος στην ευρύτερη περιοχή για την εισαγωγή πράσινου υδρογόνου από τη Βόρεια Αφρική και τη Μέση Ανατολή και την εξαγωγή αυτού προς άλλες Ευρωπαϊκές χώρες.

H δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από τα καυσαέρια/απαέρια της βιομηχανίας είναι ο ταχύτερος τρόπος για τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος του τομέα αυτού, τουλάχιστον μέχρι την ανάπτυξη εναλλακτικών τεχνολογιών βασισμένων στις ΑΠΕ και το υδρογόνο.

Τα συνθετικά καύσιμα

Το δεσμευόμενο CO2 μπορεί να χρησιμοποιείται για σύνθεση συνθετικών καυσίμων μέχρι το 2040 σύμφωνα με την ευρωπαϊκή πολιτική (ώστε να μειωθεί η χρήση νέων ορυκτών καυσίμων).

Τα καύσιμα αυτά παράγονται χρησιμοποιώντας, ως πηγή άνθρακα, CO2 δεσμευόμενο από απαέρια/ καυσαέρια συγκεκριμένων βιομηχανικών διεργασιών (μέχρι το 2040 σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία), από βιομάζα ή από την ατμόσφαιρα (DAC- Direct Air Capture), και, ως πηγή υδρογόνου, «πράσινο» υδρογόνο.

Γνωστά και ως e-fuels λόγω της χρήσης μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή του πράσινου υδρογόνου και τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα.

Η σύνθεση γίνεται με καταλυτικές χημικές διεργασίες τύπου Fischer-Tropsch ή σύνθεσης μεθανόλης, από αέριο σύνθεσης (μίγμα CO, CO2, H2). Είναι τεχνολογίες υπό ανάπτυξη, κυρίως ως προς το σκέλος της ενεργειακής κατανάλωσης και του κόστους για την παραγωγή τους.

Ένα από τα καύσιμα αυτά είναι και η αμμωνία. Παράγεται σε ανανεώσιμη μορφή από άζωτο του αέρα και πράσινο υδρογόνο με την καταλυτική αντίδραση Haber-Bosch. Υπό έρευνα ευρίσκεται η χρήση της αμμωνίας για πρόωση πλοίων. Άλλη εναλλακτική που εξετάζεται για πρόωση πλοίων, είναι η χρήση της μεθανόλης (βιολογικής προέλευσης ή μη).

Στην Ελλάδα δεν υπάρχει σήμερα παραγωγή ή χρήση ανανεώσιμων καυσίμων μη βιολογικής προέλευσης. Προβλέπεται όμως αυτή να φθάσει το 1% των καυσίμων μεταφορών μέχρι το 2030 και το 23% μέχρι το 2040. Κυριότερη αβεβαιότητα είναι η τεχνική, και κυρίως οικονομική, βελτιστοποίηση των σχετικών τεχνολογιών.

Ο Δημόκριτος δείχνει το δρόμο

Το δικό τους ρόλο στην δημιουργία των υποδομών του υδρογόνου καλούνται πλέον να παίξουν μια σειρά ελληνικές εταιρείες που έχουν αναπτύξει δική τους τεχνογνωσία. Σε αυτές περιλαμβάνεται και η CYRUS η οποία ιδρύθηκε το 2019 ως τεχνοβλαστός του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος έχοντας δημιουργήσει μια καινοτόμο λύση θερμικής συμπίεσης του υδρογόνου, η οποία μπορεί να συμβάλλει αποφασιστικά στην ανάπτυξη της υποδομής που απαιτείται για τη διάδοση της χρήσης του καθαρού αυτού καυσίμου.

Δείτε ακόμα: Ο μεγαλύτερος σταθμός υδρογόνου στην Ευρώπη

Ο πρωτοποριακός συμπιεστής υδρογόνου της CYRUS αξιοποιεί τις δυνατότητες που προσφέρουν τα μεταλλικά υδρίδια επιτυγχάνοντας τις υψηλές πιέσεις (άνω των 200 bar) που απαιτούνται για τη συμπίεση του υδρογόνου, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας στη μορφή εύκολα διαθέσιμης/προσβάσιμης θερμότητας (lowgradeheat) και μηδενικό θόρυβο. Χειροπιαστό δείγμα των δυνατοτήτων της τεχνολογίας αυτής αποτελεί ο πρώτος στην Ελλάδα, πρότυπος σταθμός ανεφοδιασμού ελαφρών οχημάτων με υδρογόνο που λειτουργεί στο χώρο των εγκαταστάσεων του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος.