България разполага с огромен естествен потенциал за развиването на възобновяеми енергийни източници, равняващ се на над 100 гигавата само от фотоволтаици, от които в момента експлоатираме едва 1-2 гигавата.
Проблемът с този тип енергия е, че тя може да бъде събирана само през определени часове на денонощието, което важи и за вятърната електроенергия. А решението на този проблем се крие в методите за съхраняване на електроенергията.

Отдавна съществуват най-различни видове батерии, но те са за краткотрайно съхранение от часове до максимум денонощие. Така че в перспектива ние се нуждаем от нещо мащабно и неограничено за съхранение на огромни количества енергия.

Зелен и ефективен

Тук на сцената излиза водородът. Той може да се произвежда в неограничени количества чрез електролиза от най-обикновена вода, като неговият енергиен цикъл е от вода до вода. Тоест когато го консумираме за да използваме съхранената в него енергия, отпадъчният продукт е вода, без значение дали ще го изгаряме или ще правим електроенергия от него. И накрая тази вода отново се връща в природата без да я замърсява с нищо, изминавайки естествен кръговрат.

Идеята за водородната икономика стартира в началото на този век, но все още сме в самото начало на процеса. Ако положим достатъчно усилия ще можем да наложим водорода като основен енергоизточник докъм средата на века, а до края му той може да стане източник на 80% от цялата електроенергия.

Защо именно водородът е избран за тази цел?
Първо, той съхранява енергия, без значение дали дневно или сезонно. Второ, той е много удачна и търсена суровина за индустрията, като например за производството на амониеви торове. И трето, той може да осигури секторна интеграция, тъй като се използва и за гориво в транспорта, и за суровина в индустрията, но и като енергиен носител за високотемпературни процеси – за топлина и електричество в домовете, осигурявайки автономност.
Тоест той има потенциала да покрие цялата икономическа палитра, така както в момента я покриват изкопаемите горива.

Рискове и предимства

Някои скептици, критикуващи водорода, го нападат с това, че може да бъде твърде опасен, особено ако се въведе толкова масово. Но при спазването на някои прости условия той е съвсем безопасен – стига над съдовете, в които се съхранява да има открито пространство. Понеже водородът е 14 пъти по-лек от въздуха, при евентуален теч той просто излита нагоре, но ако над него има някакъв покрив, в който той се събира тогава вече може да представлява потенциална опасност.
Но дори и при някакъв инцидент водородът да се запали, той пак е по-безопасен от природния газ, защото гори много бързо и само вертикално без да се разпространява настрани за да създаде пожар.

Това бива нагледно демонстрирано при един много интересен експеримент на Департамента по енергия на Съединените щати, при който запалват изкуствено резервоарите на един бензинов и един водороден автомобил. Бензиновата кола е изцяло обхваната от пламъци и изгаря цялата след 30 секунди, докато от резервоара на водородната, през образувала се дупка в него, се издига стълб от водород, който гори нагоре като факел. Отстрани изглежда сякаш някой е поставил фойерверк върху капака на автомобила, който постепенно се смалява и накрая когато количеството водород се изчерпва просто изгасва. Автомобилът си остава цял, като единствено робитият му резервоарът трябва да се смени.

Водородните автомобили

Водородните автомобили всъщност са електромобили, използващи горивни клетки – подобен на батерия електрически уред, който произвежда електричество когато в него бъде вкаран водород. Тоест реално горивните клетки не изгарят нищо, в тях протича електрохимичен процес, като от едната страна влиза водород през резервоар под налягане, а от другата страна – кислород от въздуха. Когато кислородът премине през катализатора той се редуцира до кислородни йони, които минават през електролита и при срещата им с водорода се извършва електрохимична реакция, при която се отделя отпаден продукт вода и се произвежда електроенергия. 

Чрез електролиза от 10 литра вода може да се произведе 1 кг водород, а с около 800 мл един електромобил може да измине 100 км. Цената на литър водород към момента се изчислява на ок. 6 евро, което означава че придвижването на водород към момента излиза по-евтино отколкото на бензин. Цената на един водороден автомобил, като Toyota Mirai или Hyundai NEXO, възлиза на ок. 60 000 евро.

Водородният електромобил зарежда на водородна зарядна станция от колонка, както е и при обикновените автомобили, само за 5 минути и след това изминава пробег от 600 км. Единственият проблем, поне към момента, е дали по пътя ще имате достатъчно водородни станции. В Европа вече има доста добре развита инфраструктура за да можете по този начин да стигнете от Скандинавия до Виена, но оттам до София и въобще в Източна Европа все още няма нито една водородна станция.

В Европа вече има около 2000 леки автомобила на водород и около 400 автобуса, очаква се само в Швейцария до 2024 г. да има 3000 водородни електромобила. Но най-перспективни ще бъдат водородните камиони и кораби, тъй като колкото е по-голямо превозното средство толкова по-ефективен ще бъде водородът, предвид огромния обем товари, които се превозват ежедневно по целия свят. В момента в Западна Европа има поръчки за производството на над 100 влака на водород и компаниите, които ги произвеждат едва смогват на поръчките.

Къде е България на водородната карта?

Както всички знаем в дълбоките пластове на Черно море се съдържат огромни запаси на сероводород, от който ние бихме могли да произвеждаме водород. Съществува такава българска разработка на учени от БАН, доказваща ефективността на подобно начинание. За момента тя е на ниво демонстрация, но има перспективи да се превърне в технология от по-големи мащаби и така да разполагаме с още един суровинен източник, благодарение на който да сме енергийно по-независими. Разбира се трябват много големи капиталовложения за реализацията на тази идея, но рано или късно това ще се реализира.

Водородът е една перспективна и нова технология, която е необходимо да се развива съвместно между наука, бизнес и законодателна инициатива. С цел обединяването на тези три стълба към една нова водородна икономика и иновации през 2018 г. е създадена Българската асоциация за водород, горивни клетки и съхранение на енергия.

В ход е вече проект, по който в Марица изток 2 ще бъде инсталирана зарядна водородна станция от 3 мегавата.
Водород се произвежда чрез електролиза и по една инициатива в община Стара Загора, с който след това се зареждат електробусите на градския транспорт, два камиона на частна фирма и част от нощното осветление на града. По този начин там е изградена своеобразна водородна долина, където функционира една ефективна водородна екосистема.

За Старозагорския район се подготвят и нови проекти, отново с цел да се заменят въглищата за местните ТЕЦ-ове.

В Марица изток има приблизително 240 км. км площ, където могат да бъдат разположени соларни панели и отделно там може да се инсталира оборудване, с което да се произвеждат около 8 гигавата електроенергия и производство на 130 000 тона водород чрез електролиза. Половината от тази продукция е предвидена за износ, като Германия вече има готовност да внася водород оттам, а той може да бъде транспортиран през вече съществуващата газопреносна мрежа. Тази инициатива ще създаде 7500 нови работни места в района.

Статията е написана въз основа на интервю на Българска Наука с проф. Дария Владикова от институт по Електрохимия и енергийни системи към БАН.