Vodik kao energent već je dugo u fokusu mnogih diskusija i planova zemalja Europske unije, i ne samo EU već i globalno. S ciljem prilagodbe klimatskim promjenama donesen je EU Zeleni plan koji daje smjernice o postizanju klimatski neutralne Europe.

EU je povećala svoje ambicije za smanjenje emisija za 55% do 2030. godine, te zadržavanjem temperature ispod 20C, ciljano na 1,5 0C”, pojašnjava dr. sc. Ankica Kovač, stručnjakinja sa Zavoda za energetska postrojenja, energetiku i okoliš na zagrebačkom FSB-u.

Kako bi se ciljevi iz EU Zelenog plana ostvarili, 18. siječnja 2021. pokrenuta je inicijativa New European Bauhaus, projekt zaštite okoliša, gospodarstva i kulture, čiji je cilj kombinirati dizajn, održivost, pristupačnost i ulaganja kako bi pomogao u postizanju ciljeva EU Zelenog plana.

Definirana europska strategija

“Možemo reći da je 8. srpanj 2020. godine povijesni dan kada je vodik i službeno kroz EU strategiju za vodik, proglašen jednim od ključnih rješenja za uspješnu energetsku tranziciju u EU, a sve s ciljem da do 2050. postanemo klimatski neutralni. Europska strategija za vodik službeno nije obvezujući dokument, ali predstavlja viziju EU o vodiku kao održivome rješenju za ostvarenje klimatski neutralne Europe dekarbonizacijom različitih sektora, u kratkoročnom (2024.-2030.) i dugoročnom razdoblju (2031.-2050.).

Unutar ove strategije navedene su jasne smjernice za suradnju s predstavnicima izvršne i zakonodavne vlasti, industrijom, znanstvenim institucijama i civilnim društvom kroz Europski Savez za čisti vodik koji se gradi po uzoru na uspješan Europski Savez za baterije kroz koji će se razviti program ulaganja i niz konkretnih projekata s ciljem primjene vodikove tehnologije.

Član Europskog Saveza za čisti vodik je i zagrebački FSB”, objašnjava Kovač. Strategija za integraciju energetskog sustava koja je predstavljena u isto vrijeme opisuje kako će trenutni okviri EU politika doprinijeti ostvarenju klimatski neutralnog integriranog energetskog sustava s visokim udjelom obnovljivih izvora energije.

Obje strategije doprinose postizanju ciljeva održivoga razvoja i ciljeva Pariškog sporazuma. Kovač navodi kako je prema EU strategiji za vodik, u prvom razdoblju od 2020. do 2024. godine, strateški cilj instalirati najmanje 6 GW elektrolizatora u EU s proizvodnjom do milijun tona zelenog vodika (današnji kapacitet instaliranih elektrolizatora u EU je oko 1 GW).

U ovom razdoblju očekuje se, kaže, proizvodnja elektrolizatora kapaciteta do 100 MW. Europski Savez za čisti vodik pomoći će u izgradnji snažnih smjernica za potrebna ulaganja kroz osiguranje financijskih sredstava iz EU plana za oporavak.

Veliki razmjeri primjene nakon 2030.

U drugoj fazi, u razdoblju od 2025. do 2030., vodik bi, navodi Kovač, trebao postati dio integriranog energetskog sustava sa strateškim ciljem instalacije elektrolizatora kapaciteta najmanje 40 GW za proizvodnju do 10 milijuna tona zelenog vodika u EU. U ovoj fazi očekuje se da će zeleni vodik postupno postati cjenovno konkurentan drugim oblicima proizvodnje vodika.

“Zeleni vodik igrat će ključnu ulogu u uravnoteženju elektroenergetskog sustava temeljenog na obnovljivim izvorima energije pružajući fleksibilnost. Zeleni vodik je vodik koji se proizvodi elektrolizom vode korištenjem obnovljivih izvora energije (sunčeva energija, energija vjetra). Vodik će se također koristiti za svakodnevnu ili sezonsku pohranu, kao rezerva i kao međuspremnik, povećavajući tako sigurnost opskrbe u srednjoročnom razdoblju”, pojašnjava.

U trećoj fazi, u razdoblju od 2031. do 2050. godini, tehnologija zelenog vodika krenut će u primjenu u velikim razmjerima unutar gotovo svih sektora. Kovač kaže kako se očekuje da bi se u ovoj fazi udio proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije trebao masovno povećati jer bi se otprilike jedna četvrtina mogla koristiti za proizvodnju zelenog vodika do 2050. godine.

“Procjenjuje se da bi ukupna ulaganja u proizvodne kapacitete do 2050. godine mogla iznositi od 180 do 470 milijardi eura u EU. U razdoblju do 2030. godine ulaganja u elektrolizatore kretat će se između 24 i 42 milijarde eura. Uz to, bit će potrebno 220-340 milijardi eura za povećavanje i izravno spajanje 80-120 GW kapaciteta sunčanih i vjetro elektrana na elektrolizatore kako bi se osigurala potrebna električna energija.

Ulaganja u opremu postojećih postrojenja s hvatanjem i pohranom ugljika procjenjuju se na oko 11 milijardi eura, a dodatnih 65 milijardi eura bit će potrebno za transport i pohranu, te punionice vodika”, ističe stručnjakinja.

Naglašava i kako će prilagodba sektora korištenju vodika također će zahtijevati značajna ulaganja – primjerice, potrebno je oko 160-200 milijuna eura za postrojenja za čelik u EU koja se pri kraju životnog vijeka pretvaraju u postrojenja na vodik. U sektoru cestovnog prijevoza, uvođenje dodatnih 400 punionica vodika na maloj skali mogla bi zahtijevati ulaganja od 850-1000 milijuna eura.

Znanstvenica smatra kako su i u Hrvatskoj stvoreni čvrsti temelji, što nas je odlično pozicioniralo kada je riječ o vodikovoj energetici. “Iako u maloj mjeri, vodik je već uveden u Hrvatsku energetsku strategiju, te se već s 2025. godinom planira instalacija vodikovih punionica da bi do 2050. godine imali ukupno 75 punionica.

Također, državni tajnik u Ministarstvu gospodarstva i održivoga razvoja, Ivo Milatić je u rujnu 2018. godine u Linzu u Austriji na neformalnom sastanku Vijeća ministara za energetiku, potpisao Deklaraciju pod nazivom ‘Inicijativa za poticanje primjene vodika’ kojom se želi potaknuti istraživanje i razvoj vodikovih tehnologija s primjenom u transportu, industriji, kućanstvima i općoj energetici.

Mislim da je Hrvatska više nego ikad spremna na uvođenje vodika u sve sektore. Mala smo zemlja s malim brojem stanovnika i vjerujem da bi mogli postati zemlja primjer energetske neovisnosti s nultim udjelom emisija”, ističe Kovač.

Četiri stupa hrvatske strategije

Najnovija vijest je da je na prijedlog Ministarstva gospodarstva i održivoga razvoja, odnosno ministra doc. dr. sc. Tomislava Ćorića, Vlada Republike Hrvatske na svojoj sjednici održanoj 25. veljače 2021. godine donijela Odluku o pokretanju postupka izrade Hrvatske strategije za vodik od 2021. do 2050. godine.

Na temelju ove Odluke Vlade, ministar gospodarstva i održivog razvoja, doc. dr. sc. Tomislav Ćorić, donio je Odluku o osnivanju stručne radne skupine za izradu prijedloga Hrvatske strategije za vodik.

“Strategija će dati nacionalnu viziju razvoja, istraživanja, proizvodnje, infrastrukture i korištenja vodika i vodikove tehnologije, s ciljem postizanja klimatske neutralnosti do 2050. godine, kao i nacionalnih ciljeva vezanih za razvoj infrastrukture za alternativna goriva. Cilj Strategije je dekarbonizacija proizvodnje vodika, te uporaba vodika kao zamjene za fosilna goriva”, kaže Kovač.

Istovremeno postavlja pitanje kako oblikovati Hrvatsku strategiju za vodik. Kaže kako je već dulje vrijeme sve pokazivalo da se osim vodika ne vidi neko bolje i sveobuhvatnije rješenje u kratkoročnom (do 2030. godine) i dugoročnom (do 2050. godine) periodu i sada definitivno RH s ulaganjima u vodik ne može pogriješiti.

Kako smatra, treba oblikovati Hrvatsku vodikovu strategiju koja će biti zasnovana na četiri stupa. To su proizvodnja vodika, korištenje vodika, obrazovanje odgovarajućeg potrebnog kadra i financiranje. Prvi stup podrazumijeva definiranje šire strategije nego što je trgovina sivim (reformiranim) vodikom, dakle strategiju razvoja koja u prvoj fazi dozvoljava manje količine sivog vodika, ali dugoročno to mora biti zeleni vodik; to su EU smjernice.

Kaže i kako treba definirati trajanje tog kratkog razdoblja sivog vodika u RH u kojemu će s jedne strane biti realizirano nekoliko oglednih projekata i istovremeno dočekati niže cijene elektrolizatora za proizvodnju zelenog vodika (a koje su već danas 60% niže od početnih).

“Postoji stav da zeleni vodik u količinama koje će biti potrebne može jedino doći od velikih proizvođača zelene struje, a to su privatne i/ili državne vjetroturbine i sunčane elektrane, odnosno javno-privatnih partnerstva.

Nužno je planirati proizvodnju vodika i domaćom proizvedenom opremom, a ne samo uvoznom, čime bi se pokrenula domaća proizvodnja opreme manjih snaga i time povećala zaposlenost. Ako bi tako usmjerenu proizvodnju pratila strategija omasovljavanja mikromreža sa sunčano-vodikovim energetskim jezgrama, u konačnici bi dobili Hrvatsku bez uvoza fosilnih goriva i s fleksibilnijom i robusnijom električnom mrežom spremnijom na klimatske ekstreme i njihove posljedice koje nam po svemu sudeći slijede narednih desetljeća. Tko će taj vodik koristiti, odnosno kupovati?!

To je drugi stup Nacionalne strategije o kojoj govorimo. U prvom mahu to će biti javni gradski prijevoz – autobusi na pogon vodikom. Dakle tu u obzir dolaze poduzeća javnog prijevoza, a s vremenom i vlasnici osobnih automobila, dostavnih vozila pa i vozila na 3 i/ili 2 kotača poput motocikla i bicikla na vodik. Vodik će kupovati i vlasnici stacionarnih energetskih jezgri lokalnih mikromreža u većim zgradama ili kvartovima gradova.

Što je treći stup strategije?! To su oni koji sve to skupa kreiraju i brinu se da to sve dobro i sigurno funkcionira. Odgovarajući fakulteti i druge obrazovne institucije su oni koji trebaju osigurati stručne ljude i u proizvodnji i u korištenju vodika. Tu treba ponuditi nastavne programe, različite centre za istraživanje, razvoj i obrazovanje. Kadar obrazovan za potrebe energetske tranzicije koja uključuje vodikove tehnologije potreban je naprosto svim subjektima prvog i drugog stupa, od velikih preko srednjih do malih poduzeća.

I u konačnici, četvrti stup čini financiranje unutar kojega će se razviti modeli financiranja i mogućnosti kreditiranja konkretnih projekata. Usvajanjem ovog osnovnog koncepta Nacionalne strategije za vodik neće biti problem razraditi svaki stup zasebno definirajući sudionike, njihova zaduženja, te vremenske i financijske okvire za pojedine radnje”, pojašnjava detaljno Kovač.

OIE u sprezi s vodikom

Premda izgleda nemoguće u narednih dva-tri desetljeća zamijeniti ugljen, naftu i plin s obnovljivim izvorima energije, a s ciljem eliminacije emisije stakleničkih plinova, Kovač napominje kako bez promjene današnjeg modela ponašanja, do 2100. godine postižemo ne samo riskantne klimatske promjene, nego i koncentraciju CO2 od 900 do 1200 ppm.

“Mi se naprosto ne možemo tako lako i brzo prilagođavati pa se u bližoj budućnosti može svašta očekivati. Zato je potrebno ubrzati zelenu energetsku tranziciju jer vremena za odgađanje nema. Najveća prepreka bržem i širem usvajanju obnovljivih izvora energije, odnosno zelenoj energetskoj tranziciji je prvenstveno njihova promjenljivost na dnevnoj i godišnjoj razini.

Kada bi se uz sustave koji koriste obnovljive izvore energije gradili vodikovi sustavi, mogli bi se viškovi električne energije koji se povremeno javljaju pohranjivati za kasniju uporabu kada obnovljivi izvori energije ‘ne rade’ ili ‘rade’ manjkavo. Promjenljivost obnovljivih izvora energije kao prepreka njihovom ubrzanom razvoju tako bi bila kompenzirana bez popratne emisije stakleničkih plinova.

Današnja proizvodnja energije iz obnovljivih izvora energije zasnovana je na farmama vjetroturbina i poljima fotonaponskih modula, a da bi se kompenzirala promjenljivost proizvodnje u rezervi moraju biti spremne termoelektrane ili hidroelektrane. Buduća proizvodnja prema sadašnjim projekcijama je i dalje iz sunčeve energije i energije vjetra, ali kompenzacija promjenljivosti ide prema baterijama i vodiku, a u najnovije vrijeme izgleda da se vodik probija na prvo mjesto”, pojašnjava Kovač.

Energetska tranzicija prema obnovljivim izvorima energije hitno je, kaže znanstvenica, potrebna na velikoj skali zbog prijetnje klimatskih promjena, a nju je moguće ubrzati oslanjanjem na masovno proizvedeni zeleni vodik. Termin zeleni vodik, ili kako se u EU strategiji za vodik naziva obnovljivi vodik, je vodik proizveden elektrolizom vode korištenjem obnovljivih izvora energije, dakle bez popratnih emisija stakleničkih plinova.

Sukladno EU strategiji za vodik, ključ za brži prijelaz na obnovljive izvore energije su spremnici energije, konkretno spremnici zelenog vodika. “Spremnici vodika mogu biti strateški geografski raspoređeni i međusobno povezani. Oni su centralni dio mikromreže. Umrežavanjem zelenih mikromreža može se prekriti čitav geografski prostor regije ili države jednom izuzetno fleksibilnom i robusnom zelenom električnom mrežom. Moguće je i direktno povezivanje spremnika i mrežom cjevovoda za vodik. Dakle, moguće je postići da cijeli energetski i prometni sustav ne zavisi o fosilnim gorivima. ”, navodi Kovač.

Lani je u rujnu predstavljen projekt Vodik u energetskoj tranziciji: Osiguranje električne energije u slučaju klimatskih ekstrema i prirodnih katastrofa. Kovač pojašnjava da ovaj projekt u osnovi ide za tim da se demonstrira funkcioniranje električne mikromreže u situacijama kada dolazi do raspada makromreže.

Sustav je inače zamišljen kao autonomni, odnosno off-grid što znači da će biti neovisan od postojeće energetske mreže, a bit će instaliran u Laboratoriju za energetska postrojenja FSB-a.

Kovač je osmislila Regional Hydrogen Energy Conference (RHEC-2021), konferencija o energiji vodika koju je pokrenula u ljeto 2020. godine te će po prvi puta biti održana u svibnju ove godine u Opatiji. RHEC predstavlja platformu unutar koje će se jačati znanstveno-industrijsko-politička suradnja na lokalnoj, regionalnoj i međunarodnoj razini.