Hvers vegna bleikt vetni framleitt með kjarnorku getur haft stórt hlutverk að gegna

Frá Tesla Elon Musk til forseta framkvæmdastjórnar Evrópusambandsins Ursula von der Leyen, Undanfarin ár hafa mörg áberandi nöfn talað um það hlutverk sem vetni gæti – eða kannski ekki – gegnt í færslu plánetunnar til sjálfbærari framtíðar.

Musk hefur lýsti tortryggni um gagnsemi vetnis, en margir telja að það gæti hjálpað til við að draga úr losun í ýmsum greinum, þar á meðal í flutningum og stóriðju.   

Þó að það sé mikið suð um vetni og mikilvægi þess sem tæki til að tryggja kolefnislítið framtíð - efni sem er búið til miklar umræður undanfarna mánuði — mikill meirihluti framleiðslu þess byggist enn á jarðefnaeldsneyti.

Reyndar samkvæmt a september 2022 rakningarskýrsla frá Alþjóðaorkumálastofnuninni var vetnisframleiðsla með litla losun árið 2021 innan við 1% af vetnisframleiðslu á heimsvísu.

Ef það á að gegna einhverju hlutverki í fyrirhuguðum orkuskiptum, þá þarf vetnisframleiðsla að breytast nokkuð mikið.   

„Það fyrsta sem þarf að segja er að vetni er í raun ekki til náttúrulega, svo það verður að framleiða það,“ sagði Rachael Rothman, meðstjórnandi Grantham Center for Sustainable Futures við háskólann í Sheffield.

„Það hefur mikla möguleika til að hjálpa okkur að kolefnislosa áfram, en við þurfum að finna leiðir til að framleiða það með lágum kolefniskolefni í fyrsta lagi,“ sagði hún og bætti við að mismunandi framleiðsluaðferðir hefðu verið „tilgreindar mismunandi litir.

„Um 95% af vetni okkar í dag kemur frá umbótum á gufumetani og hefur mikið tilheyrandi kolefnisfótspor, og það er það sem er kallað „grátt“ vetni,“ sagði Rothman við CNBC.

Grátt vetni er samkvæmt orkufyrirtækinu Landsnet, "búið til úr jarðgasi eða metani." Þar segir að gróðurhúsalofttegundirnar sem tengjast ferlinu eru ekki teknir, þess vegna kolefnisfótsporið sem Rothman vísar til.

Yfirburðir slíkrar aðferðar eru greinilega á skjön við núll mörk. Fyrir vikið er nú verið að setja fram úrval af uppsprettum, kerfum og litum vetnis sem valmöguleika.

Þar á meðal er grænt vetni, sem vísar til vetnis sem framleitt er með endurnýjanlegum orkugjöfum og rafgreiningu, með rafstraumi að kljúfa vatn í súrefni og vetni.

Blátt vetni gefur hins vegar til kynna notkun jarðgass — jarðefnaeldsneytis — og nýtingar og geymslu kolefnis. Það hefur verið a hlaðna umræðu í kringum það hlutverk sem blátt vetni gæti gegnt í kolefnislosun samfélagsins.

Samhliða bláum og grænum er annar litur sem vekur athygli bleikur. Eins og grænt vetni felur ferli þess í sér rafgreiningu, en það er lykilmunur: bleikur notar kjarnorku.

„Ef þú skiptir … vatni færðu vetni og súrefni,“ sagði Rothman. „En að kljúfa vatn tekur orku, svo það sem bleikt vetni snýst um er að kljúfa vatn með því að nota orku sem kemur frá kjarnorku.

Þetta þýðir að „allt kerfið er kolefnislítið, vegna þess að … það er ekkert kolefni í vatni … en orkugjafinn er líka mjög lágt kolefnislegur vegna þess að hann er kjarnorku.

Samhliða rafgreiningu benti Rothman á að einnig væri hægt að nota kjarnorku með einhverju sem kallast hitaefnafræðileg hringrás.

Þetta, útskýrði hún, beitti mjög háum hita til að kljúfa vatn í súrefni og vetni. 

Bleikt vetni hefur nú þegar nokkra hugsanlega mikilvæga bakhjarla. Má þar nefna EDF Energy, sem hefur sett fram þá hugmynd að framleiða vetni í Sizewell C, 3.2 gígavatta kjarnorkuveri sem fyrirhugað er í Bretlandi.

„Hjá Sizewell C erum við að kanna hvernig við getum framleitt og notað vetni á nokkra vegu,“ segir hann segir á heimasíðu fyrirtækisins. „Í fyrsta lagi gæti það hjálpað til við að draga úr losun við byggingu rafstöðvarinnar.

„Í öðru lagi, þegar Sizewell C er komin í gagnið, vonumst við til að nota hluta af hitanum sem hún myndar (samhliða rafmagni) til að gera vetni á skilvirkari hátt,“ bætir hún við.

EDF Energy, sem er hluti af fjölþjóðlegu EDF hópur, sagði í yfirlýsingu sem send var til CNBC: „Vetni framleitt úr kjarnorku getur gegnt verulegu hlutverki í orkubreytingum.

Fyrirtækið viðurkenndi einnig að það væru áskoranir sem geirinn stóð frammi fyrir og þróun hans.

„Vetni er í augnablikinu tiltölulega dýrt eldsneyti og því er lykiláskorunin fyrir rafgreiningarvetni með lágt kolefni, hvort sem það er framleitt úr endurnýjanlegri orku eða kjarnorku, að ná niður framleiðslukostnaði,“ sagði það.

Þetta þurfti „stuðningsstefnu sem hvetur til fjárfestingar í vetnisframleiðsluverkefnum snemma og hvetur notendur til að skipta úr jarðefnaeldsneyti yfir í vetnislítið kolefni.

„Að stækka markaðinn fyrir vetnislítið kolefni mun skila stærðarhagkvæmni og „námi með því að gera“ sem mun hjálpa til við að draga úr framleiðslukostnaði.

Þótt spenna sé fyrir því hlutverki sem kjarnorka gæti gegnt í vetnisframleiðslu og víðtækari orkubreytingum - IEA, til dæmis, segir að kjarnorka hafi "verulega möguleika á að stuðla að kolefnislosun í orkugeiranum" - þá segir það sig sjálft að það sé ekki í hag af öllum .

Meðal gagnrýnenda eru Greenpeace. „Kjarnorku er lýst sem lausn á orkuvandamálum okkar, en í raun er hún flókin og gríðarlega dýr í byggingu,“ segja umhverfissamtökin. „Það skapar líka mikið magn af hættulegum úrgangi.

Marglit framtíð?

Í viðtali hennar við CNBC talaði Rothman háskólans í Sheffield um heildarmyndina og hlutverkið sem mismunandi tegundir vetnis gætu gegnt. Gætum við einhvern tíma séð tíma þegar magn bláa og gráa vetnis lækkar í núll?

„Það fer eftir því hversu langan tímaramma þú ert að horfa á,“ sagði hún og bætti við að „í ákjósanlegum heimi munu þeir að lokum lækka mjög lágt.

„Á endanum losnum við helst við allt gráa vetnið okkar, því grátt vetni hefur mikið kolefnisfótspor og við þurfum að losa okkur við það,“ sagði Rothman.

„Þegar við bætum kolefnisfanga og geymslu, gæti verið pláss fyrir blátt vetni og það á eftir að meta það, allt eftir ... þróuninni þar.

„Bleika og græna sem við vitum að það þarf að vera pláss fyrir vegna þess að það er þar sem þú færð í raun litla kolefnis [vetni] og við vitum að það ætti að vera, það er hægt að komast þangað.

Fiona Rayment, yfirvísindamaður við National Nuclear Laboratory í Bretlandi - sem, eins og EDF Energy, er meðlimur í viðskiptasamtökunum Hydrogen UK - lagði áherslu á mikilvægi þess að hafa úrval af valkostum í boði á næstu árum.

„Það er ekki hægt að vanmeta áskorunina um hreint núll; við munum þurfa að umfaðma allar uppsprettur lágkolefnis vetnisframleiðslu í stað þess að treysta okkur á jarðefnaeldsneyti,“ sagði hún við CNBC.

Þó að mikið hafi verið rætt um að nota liti til að aðgreina hinar ýmsu aðferðir við vetnisframleiðslu, þá er líka lífleg umræða um hvort slíkt flokkunarkerfi eigi yfirhöfuð að vera til.

„Það sem við viljum er kolefnislítið vetni,“ sagði Rothman. „Og ég veit að það er mikið rugl um hina ýmsu liti, og ég hef heyrt sumt fólk segja … „af hverju höfum við litina, af hverju höfum við ekki bara vetni og vetni með lágt kolefni?“

„Og að lokum er það lágkolefnisbitinn sem er mikilvægur og bæði bleikur og grænn myndu gera það.