Pridobivanje vodika z jedrskimi elektrarnami

Raziskave in razvoj

Nenehen razvoj družbe, rast prebivalstva in razogljičenje energetskih sistemov vodijo v sunkovito povečanje potreb po električni energiji. Sektorji, ki temeljijo na uporabi fosilne energije, za doseganje podnebnih ciljev prehajajo v bolj trajnostne energetske prakse, in sicer tako z učinkovitejšo rabo energije kot tudi z elektrifikacijo svojih sistemov. Elektrifikacija prometa, ogrevanja in drugih področij pa kljub večji dostopnosti trajnostnih energetskih virov ne zadošča celoviti preobrazbi energetskega sistema. Da bi pravočasno dosegli zastavljene podnebne in trajnostne cilje, potrebujemo čista tekoča in plinska goriva, ki bodo poganjala tovorni in letalski promet ter poskrbela za čisto ogrevanje prostorov in vode. Z njimi bomo lahko izkoristili obstoječo infrastrukturo in tako pospešili procese razogljičenja. Proizvodnja čistega elektrolitskega vodika ima tu velik potencial.

Povečevanje uporabe vodika bo smiselno le, če bo pridobljen brezogljično

Večina, približno 96 %, komercialnih vodikovih tehnologij trenutno temelji na pridobivanju vodika iz fosilnih goriv. Če želimo uresničiti potencial vodika kot energetskega vektorja za razogljičenje gospodarstva, ga je treba množično proizvajati na trajnosten način. Trenutno na trgu še ni postrojenj, ki bi s procesom elektrolize konkurenčno in v zadostnih količinah proizvajale in shranjevale vodik, zato bo treba celoten trg za vodik še razviti.

Cene brezogljičnega vodika še vedno visoke

Vodik, proizveden z elektrolizo iz vode, je zaradi stroškov kapitala in odvisnosti od stroškov električne energije trenutno dražji od metod pridobivanja iz fosilnih goriv. Trenutni stroški vodika, proizvedenega s temi tehnologijami, so med 2,6 in 9,5 €/kg H2. Za primerjavo, stroški proizvodnje vodika iz zemeljskega plina brez zajemanja, uporabe in shranjevanja ogljika (CCUS) so med 0,85 €/kg H2 in 1,45 €/kg H2, pri CCUS pa med 1,3 €/kg H2 in 2,04 €/kg H2. V prihodnosti se bodo morali stroški proizvodnje brezogljičnega vodika do leta 2030 zmanjšati za več kot 50 %, če bi želeli, da se vodik spremeni v izvedljivo alternativo običajnim fosilnim gorivom. Za razogljičenje bodo morali elektrolizatorji neprestano delovati po ugodni ceni z brezogljično električno energijo, saj ima faktor razpoložljivosti vira največji vpliv na končno ceno vodika.

Jedrska elektrarna združuje proizvodnjo brezogljične električne energije in vodika

Jedrska energija, ki je s prostorsko učinkovito proizvodnjo brezogljične električne energije pomemben igralec pri zagotavljanju čistega in stabilnega elektroenergetskega sistema, lahko pomembno prispeva tudi k proizvodnji elektrolitskega vodika. V zadnjem letu so se pojavili prvi resni prototipski projekti proizvodnje vodika s pomočjo elektrolize ob delujočih tlačnovodnih jedrskih elektrarnah. V Ohiu, ZDA, bodo ob jedrski elektrarni Davis Besse zgradili napravo za proizvodnjo vodika za komercialne namene. Priprave za testiranje proizvodnje vodika potekajo tudi na severu Rusije, v elektrarni Kola, in v ZAE, v jedrski elektrarni Barakah.

Iz elektrike prek vodika do sintetičnega metana

Če bo vodik kdaj pomemben energetski vektor, se še ne ve, ker se mora najprej razviti in zgraditi infrastruktura za porabnike vodika. Čist vodik ima veliko omejitev in slabosti, posebej če ga primerjamo z metanom in tekočimi gorivi, ki naj bi jih nadomestil. Čisti vodik, ki bi ga pridobili iz brezogljičnih virov, je zaradi majhne volumske gostote energije treba z energetsko potratnimi kompresorji stisniti na tlak 350-700 barov. Vodik pod visokim tlakom pa je zaradi majhnosti molekul tehnično zahtevno skladiščiti. Ker je delež vodika v plinovodih omejen na največ 20 %, je velika verjetnost, da se vodik ne bo uporabljal v čisti obliki, temveč kot vir za proizvodnjo sintetičnega metana. Ta nastane, ko se vodiku v procesu metanizacije doda ogljik. Prednost uporabe sintetičnega metana je v njegovi sestavi, ki je skoraj enaka zemeljskemu plinu. Precej lažje ga je skladiščiti, saj je tekoč pri nižjih tlakih in brez težav se ga injicira v obstoječa plinovodna omrežja.

Proizvodnja brezogljičnega vodika z jedrskimi elektrarnami bo cenejša

V vsakem primeru, ne glede na končno rabo vodika, bo vodik proizveden iz naprav ob jedrskih elektrarnah cenejši kot vodik iz razpršenih virov OVE, kar je posledica visoke razpoložljivosti tako vira kot postrojenja za elektrolizo. Foratom navaja, da bo jedrski vodik dva do trikrat cenejši kot vodik iz OVE, kar je prikazano na priloženem grafu. Cena jedrskega vodika iz obstoječe amortizirane elektrarne bi tako znašala 2,25 €/kg, medtem ko bi cena vodika iz nove PWR elektrarne znašala okoli 4,9 €/kg. Vodik, pridobljen z proizvodnjo ob vetrnih elektrarnah bi lahko dosegel ceno 5,6 €/kg, najdražji pa bi bil vodik pridobljen z proizvodnjo ob sončnih elektrarnah s ceno okoli 6 €/kg. Dejstvo, da bo brezogljičen vodik najcenejši iz jedrskih elektrarn, ugotavlja tudi Francoska parlamentarna komisija, ki je navedla, da bo vodik iz jedrskih elektrarn lahko do štirikrat cenejši kot vodik iz razpršenih OVE.