Zeleni vodik za energijo brez toplogrednih plinov

Zaslediti je mogoče ideje, da bo Slovenija čez nekaj let proizvedla na primer 50.000 ton vodika (H2) na leto z elektrolizo vode iz obnovljivih virov energije (OVE), pretežno iz fotonapetostnih (sončnih) elektrarn (FE). Pa ocenimo, koliko električne energije, koliko površin in koliko prostornine v hranilnikih bo potrebno za te količine. Za okvirno oceno zadostuje približen, a pravilen izračun.

En kilogram vodika ima zgornjo kurilno vrednost (HHV) 141 MJ/kg = 39 kWh/kg, njegova masna gostota pri standardni temperaturi in tlaku okolice je 0,0899 kg/m³.

Za 1000 ton vodika je teoretično potrebnih 39.000.000 kWh = 0,039 TWh oziroma 1,95 TWh za 50.000 ton. Ker pri pretvorbi nastaja nekaj izgub, vzemimo na primer 25 odstotkov, je potrebna električna energija 2,6 TWh, kar je primerljivo s porabo v zadnjih letih v Sloveniji (12–16 TWh/a). Paneli fotonapetostnih elektrarn za takšno proizvodnjo bodo pokrili od 2,5 do pet kvadratnih kilometrov, odvisno od »kakovosti« prilagojenosti (osončenost, naklon, orientacija v prostoru, strehe, ob avtocestah, degradirana zemljišča, razmiki med vrstami panelov ...).

Pri pretvorbi kemične energije vodika nazaj v električno je dosegljiv izkoristek na primer 60 odstotkov, kjer je skupni izkoristek (η) lahko precej višji, če izrabimo večji delež »odpadne toplote« še v toplarniškem procesu. Danes dosegljivi izkoristki v celotnem procesu »elektroliza – shranjevanje – ponovna pretvorba v električno energijo« so okvirno 0,35–0,40 (35 do 40 odstotkov).

Če bi le tisoč ton vodika iz poletja shranili za zimo, bi nestisnjeni vodik zasedel prostornino 1.000.000/0,0899 = 11.000.000 kubičnih metrov. Ker bomo velike količine vodika shranjevali na primer pod tlakom 200 barov, bo potrebna prostornina še vedno 55.000 kubičnih metrov – za le tisoč ton vodika.

Postroji za pridobivanje in hrambo zelenega vodika ne bodo poceni. Vodik bo prav zelen, če bo le iz presežkov OVE, ostankov po tem, ko bo osnova iz OVE porabljena za druge odjeme, ki bi sicer porabljali energijo iz virov, ki niso obnovljivi viri energije, ki emitirajo toplogredne pline (TGP).