Το κλειδί για την πράσινη οικονομία υδρογόνου είναι ένα ελάχιστα γνωστό μηχάνημα με όνομα που παραπέμπει στη δεκαετία του 1950 - ο ηλεκτρολύτης, ο οποίος μετά από έναν αιώνα στην αφάνειαα, ήρθε η στιγμή του να βγει στον αφρό.
Η συσκευή χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να χωρίσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Εάν αυτή η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από ανεμογεννήτριες, ηλιακούς συλλέκτες ή πυρηνικό αντιδραστήρα, η όλη διαδικασία δεν εκπέμπει αέρια θερμοκηπίου.
Εργοστάσια μεταποίησης - πρωτογενούς παραγωγής, εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, ακόμη και αεριωθούμενα αεροσκάφη μπορούν στη συνέχεια να κάψουν αυτό το υδρογόνο χωρίς να θερμάνουν τη γη.
Το δομικό στοιχείο του πράσινου υδρογόνου
Υπάρχουν και άλλοι τρόποι για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου, από φυσικό αέριο ή ακόμα και άνθρακα, αλλά αν θέλετα μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα, χωρίς εκπομπές που πρέπει να παγιδευτούν και να αποθηκευτούν, μόνο με ηλεκτρολύτη.
«Δεν νομίζω ότι οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται τι είναι μια συσκευή ηλεκτρολύτη», είπε ο Andy Marsh, διευθύνων σύμβουλος της Plug Power Inc., που κατασκευάζει ηλεκτρολύτες.
«Είναι το δομικό στοιχείο του πράσινου υδρογόνου».
Σε αντίθεση με τις ανεμογεννήτριες και τις ηλιακές κυψέλες, οι ηλεκτρολύτες δεν είναι άμεσα κατανοητοί.
Οι μεγαλύτερες μπορεί να μοιάζουν με ένα συνονθύλευμα σωλήνων επί σωλήνων, ενώ οι μικρότερες, πιο αρθρωτές εκδόσεις είναι συλλογές ηλεκτρονικών ειδών και μηχανημάτων στριμωγμένων σε κουτιά στο μέγεθος ενός εμπορευματοκιβωτίου μεταφορας ή ακόμα και ενός ψυγείου.
Άνοδος της ζήτησης
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη διαδικασία την οποία χρησιμοποιεί ο ηλεκτρολύτης - την ηλεκτρόλυση - πριν από περισσότερους από δύο αιώνες, και οι εμπορικοί ηλεκτρολύτες κυκλοφόρησαν στην αγορά τη δεκαετία του 1920.
Ήταν ο κύριος τρόπος παραγωγής υδρογόνου μέχρι τη δεκαετία του 1960, όταν μια διαδικασία που χρησιμοποιούσε ατμό για την απομάκρυνση του υδρογόνου από το φυσικό αέριο τα αντικατέστησε.
Σχεδόν όλο το υδρογόνο που χρησιμοποιείται σήμερα σε όλο τον κόσμο - σε διυλιστήρια πετρελαίου, εργοστάσια λιπασμάτων και χημικές εγκαταστάσεις - προέρχεται από φυσικό αέριο.
Η ζήτηση για ηλεκτρολύτες εξαντλήθηκε.
Αυτό έχει αλλάξει τώρα — μόλις τα τελευταία χρόνια.
Μετρημένες με την ποσότητα ισχύος που καταναλώνουν τα μηχανήματα, οι παγκόσμιες πωλήσεις ηλεκτρολύτη διπλασιάστηκαν από 200 μεγαβάτ το 2020 σε 458 το 2021, σύμφωνα με το BloombergNEF, μια ερευνητική ομάδα καθαρής ενέργειας. Αναμένεται να τριπλασιαστούν φέτος, φτάνοντας από 1.839 μεγαβάτ σε 2.464 μεγαβάτ, προβλέπει η BNEF.
Η δημιουργία νέων εργοστασίων ηλεκτρολυτών
«Θα είναι δύσκολο να καλυφθεί όλη η ζήτηση», δήλωσε η Amy Adams, αντιπρόεδρος τεχνολογιών κυψελών καυσίμου και υδρογόνου στην Cummins Inc., βετεράνο κατασκευαστή κινητήρων που έχει μεταπηδήσει στον κλάδο.
«Μπορούν όλοι να αυξήσουν τη βάση εφοδιασμού όσο γρήγορα θα ήθελαν οι άνθρωποι;»
Ακόμη πιο εκρηκτική ανάπτυξη μπορεί να αναμένεται μπροστά.
Στην Αυστραλία, την Κίνα, την Ινδία και την Ισπανία έχουν ανακοινωθεί «γιγαεργοστάσια» ηλεκτρολύτη, το καθένα ικανό να παράγει αρκετούς ηλεκτρολύτες σε ένα χρόνο για να χρησιμοποιήσει τουλάχιστον 1.000 μεγαβάτ ισχύος.
«Όταν κάποιος λέει ότι πρόκειται να κατασκευάσει ένα γιγα-εργοστάσιο, μιλάει ότι σε ένα χρόνο θα έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα από ό,τι είναι εγκατεστημένη στον κόσμο σήμερα», δήλωσε ο Patrick Molloy, διευθυντής στο πρόγραμμα βιομηχανιών ευθυγραμμισμένες με το κλίμα στις ΗΠΑ. Δεξαμενή σκέψης RMI ενέργειας και κλίματος.
H δυναμικότητα
Η ποσότητα υδρογόνου που μπορεί να παράγει κάθε μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας ποικίλλει, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη σύγκριση μεταξύ προϊόντων και έργων.
Η πιο δημοφιλής τεχνολογία ηλεκτρολύτη χρειάζεται από 51 έως 54 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας, κατά μέσο όρο, για να παράγει ένα κιλό υδρογόνου, σύμφωνα με την BNEF.
Η υποκείμενη ιδέα μπορεί να είναι παλιά, αλλά υπάρχει άφθονη καινοτομία. 
Οι εκδοχές του ηλεκτρολύτη
Οι ηλεκτρολύτες έρχονται σε τρεις βασικές εκδοχές - αλκαλική, μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) και στερεό οξείδιο - με διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Όλες περιλαμβάνουν το νερό που αντιδρά με αντίθετα φορτισμένα ηλεκτρόδια και έναν ηλεκτρολύτη, άλλοτε υγρό, άλλοτε στερεό.
Οι ανταγωνιστές συναγωνίζονται για να τελειοποιήσουν κάθε τεχνολογία.
Περιορίζουν τη χρήση τόσο ακριβών καταλυτών όπως το ιρίδιο και βρίσκουν καλύτερους τρόπους για την κατασκευή ενός προϊόντος που, μέχρι τώρα, συναρμολογούνταν σε μεγάλο βαθμό με το χέρι.
Η οδήγηση όλων αυτών είναι η ανάγκη για ένα καθαρό καύσιμο χωρίς άνθρακα.
Η ηλιακή και η αιολική ενέργεια κοστίζουν τώρα λιγότερο από τη νέα παραγωγή ορυκτών καυσίμων σε μεγάλο μέρος του κόσμου, αλλά η αποθήκευση αυτής της ηλεκτρικής ενέργειας χύμα παραμένει δύσκολη και ακριβή.
Περιορισμοί στη χρήση
Και ορισμένα πράγματα, όπως χαλυβουργεία και αεριωθούμενα αεροπλάνα, δεν μπορούν εύκολα να λειτουργήσουν με ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα μόριο που μπορεί να παραχθεί, να αποθηκευτεί, να αποσταλεί και να χρησιμοποιηθεί χωρίς την άντληση άνθρακα που παγιδεύει θερμότητα στην ατμόσφαιρα θα λειτουργούσε πολύ καλύτερα.
Οι κυβερνήσεις και οι εταιρείες σε όλο τον κόσμο στοιχηματίζουν ότι το υδρογόνο θα είναι αυτό το μόριο.
«Χρειάζεστε μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας και πρέπει να τη μεταφέρετε από τόπο σε τόπο», δήλωσε ο KR Sridhar, διευθύνων σύμβουλος της Bloom Energy Corp., μιας βετεράνου εταιρείας καθαρής τεχνολογίας που καταδύεται τώρα στην αγορά ηλεκτρολύτη. Οι μπαταρίες μεγάλης κλίμακας, είπε, παρέχουν ενέργεια μόνο για λίγες ώρες και δεν είναι φορητές.
«Δεν θα φορτίσετε μια μεγάλη μπαταρία στην Αυστραλία, δεν θα τη στείλετε στην Ιαπωνία, θα την αποφορτίσετε και θα την στείλετε πίσω στην Αυστραλία», είπε ο Sridhar.
Το υδρογόνο είναι το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν.
Αλλά εδώ στη Γη, συνήθως συνδέεται με οξυγόνο, άζωτο, άνθρακα ή άλλα στοιχεία.
Για να χρησιμοποιηθεί το υδρογόνο ως καύσιμο, πρέπει να αποκοπεί από αυτές τις ενώσεις.
Αυτό μπορεί να γίνει με μια ιλιγγιώδη σειρά τρόπων, καθένας από τους οποίους αντιπροσωπεύεται από μια συγκεκριμένη απόχρωση σε έναν συνεχώς διευρυνόμενο χρωματικό τροχό.
Η κυρίαρχη μορφή υδρογόνου σήμερα, που προέρχεται από φυσικό αέριο, είναι το «γκρίζο υδρογόνο».
Αιχμαλωτίζοντας το CO₂ από αυτή τη διαδικασία προκύπτει το "μπλε".
Αφαιρέστε το υδρογόνο από το νερό χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ηλεκτρόλυση, και λαμβάνετε «πράσινο υδρογόνο».
Συνδέστε τον ηλεκτρολύτη σε ένα πυρηνικό εργοστάσιο και θα είναι "ροζ".
Το αυξημένο κόστος του πράσινου υδρογόνου
Το πράσινο υδρογόνο κοστίζει τώρα πολύ περισσότερο από το γκρι ή το μπλε: 9,62 δολάρια για ένα κιλό πράσινου υδρογόνου, σε σύγκριση με 2,72 δολάρια για το μπλε, σύμφωνα με την BNEF.
Αλλά αυτό πιθανότατα δεν θα διαρκέσει.
Η BNEF προβλέπει ότι έως το 2030, το πράσινο υδρογόνο θα είναι φθηνότερο από το μπλε σε κάθε χώρα που παρακολουθεί η υπηρεσία ανάλυσης.
Για πολλούς υποστηρικτές του υδρογόνου, ο ηλεκτρολύτης είναι το κομμάτι που λείπει για την εκπλήρωση της υπόσχεσης της ανανεώσιμης ενέργειας.
Μπορεί να πάρει την περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας που ρέει από τις ηλιακές εγκαταστάσεις το μεσημέρι και να τη μετατρέψει σε καύσιμο για χρήση ανά πάσα στιγμή.
"Αυτό είναι ένα από τα πράγματα σχετικά με την ηλεκτρική ενέργεια - εμείς ως καταναλωτές τη θέλουμε όταν τη θέλουμε και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν λειτουργούν πάντα έτσι", δήλωσε ο Ian Russell, διευθυντής μηχανικής ανάπτυξης της Bloom Energy.
Η εμπειρία της Bloom
Δύο από τους ηλεκτρολύτες της Bloom κουρνιάζουν πίσω από ένα χαμηλό βιομηχανικό κτίριο στο Fremont της Καλιφόρνια, ακριβώς πάνω στον αυτοκινητόδρομο από το αρχικό εργοστάσιο αυτοκινήτων της Tesla Inc.
Ξεπροβάλλουν και προς τα πάνω αποκαλύπτουν μια μάζα από πλακέτες κυκλωμάτων, κόκκινες και πορτοκαλί καλωδιώσεις και έναν μεταλλικό πυρήνα που συγκρατεί το «ζεστό κουτί» όπου οι υδρατμοί διαχωρίζονται σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Ο πυρήνας κυμαίνεται μεταξύ 750 και 800 βαθμών Κελσίου - ένα καυτό 1.472 βαθμούς Φαρενάιτ - αλλά αγγίζει το εξωτερικό του και αισθάνεται ζεστό.
Ο μόνος ήχος είναι το βουητό από μια σειρά θαυμαστών στην κορυφή.
Η Bloom έχτισε την επιχείρησή της σε κυψέλες καυσίμου, συσκευές που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης και όχι καύσης.
Τώρα η εταιρεία του Σαν Χοσέ πουλά ηλεκτρολύτες στερεού οξειδίου χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνολογία, αλλά αντίστροφα. 
Επενδύσεις σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου
Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου συνδυάζουν υδρογόνο και οξυγόνο σε νερό καθώς παράγουν ισχύ — οι ηλεκτρολύτες κάνουν το αντίθετο.
Σχεδόν αντικατοπτρίζουν το ένα το άλλο.
«Χτίζουμε τη βάση μας όσον αφορά τις κυψέλες καυσίμου», υποστηρίζει ο Russell.
«Οι τεχνολογίες κατασκευής, το πρόγραμμα υπηρεσιών πεδίου που έχουμε σε εφαρμογή, η παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού — γνωρίζουμε ήδη πώς να το κάνουμε αυτό».
Η Plug Power ξεκίνησε επίσης με κυψέλες καυσίμου πριν προσθέσει ηλεκτρολύτες, και αρκετοί ανταγωνιστές πωλούν και τα δύο.
Η Cummins το 2019 ξόδεψε 290 εκατομμύρια δολάρια για να αγοράσει την Hydrogenics Corp. για τις κυψέλες καυσίμου της, πιστεύοντας ότι θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην απομάκρυνση του άνθρακα από τους πελάτες της Cummins στην εξόρυξη και στις βαριές μεταφορές.
Αλλά η Hydrogenics είχε αναπτύξει επίσης ηλεκτρολύτες, και τώρα αυτοί φαίνονται σαν η καλύτερη επιχείρηση, δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος Alex Savelli.
«Συνειδητοποιήσαμε ότι η ευκαιρία του ηλεκτρολύτη είναι πιθανώς τόσο μεγάλη, αν όχι μεγαλύτερη, και πιθανότατα θα συμβεί νωρίτερα, από την κυψέλη καυσίμου», είπε.
«Μερικές φορές, είναι εντάξει να είσαι τυχερός».
Κάθε τύπος ηλεκτρολύτη έχει τα σημεία πώλησης του και κάθε κατασκευαστής επιλέγει το είδος που θέλει
Οι αλκαλικοί ηλεκτρολύτες, για παράδειγμα, τείνουν να είναι οι λιγότερο ακριβοί και έχουν γίνει η τεχνολογία επιλογής για τους Κινέζους κατασκευαστές.
Προσπαθούν να υποτιμήσουν τους παγκόσμιους ανταγωνιστές τους στην τιμή - ακριβώς όπως συνέβη με τα ηλιακά κύτταρα πριν από μια δεκαετία - και η BNEF αναφέρει ότι οι κινεζικοί αλκαλικοί ηλεκτρολύτες κοστίζουν επί του παρόντος 73% λιγότερο από συγκρίσιμες μονάδες που κατασκευάζονται στη Δύση.
Η τεχνολογία PEM χρησιμοποιεί περισσότερα σπάνια μέταλλα και κοστίζει περισσότερο, αλλά μπορεί να ξεκινήσει πιο γρήγορα από τα αλκαλικά, κάτι που αξίζει να εξεταστεί εάν η πηγή ενέργειας είναι τόσο μεταβλητή όσο ο ήλιος και ο άνεμος.
Το υδρογόνο έχει γίνει προτεραιότητα για την κινεζική κυβέρνηση και οι ηλεκτρολύτες αποτελούν μεγάλο μέρος της ώθησης.
Οι παραδόσεις ηλεκτρολύτη εκεί μπορεί να ξεπεράσουν τα 1.600 μεγαβάτ φέτος, κυρίως κατόπιν παραγγελιών από κρατικές επιχειρήσεις όπως οι κολοσσοί πετρελαίου και φυσικού αερίου Sinopec και CNPC, καθώς και εταιρείες υψηλών εκπομπών όπως η χημική εταιρεία Ningxia Baofeng Energy Group με βάση τον άνθρακα.
Αν μη τι άλλο, η ζήτηση αυξάνεται ταχύτερα από την παραγωγή. Και οι εταιρείες που κατασκευάζουν τα μηχανήματα - συμπεριλαμβανομένου ενός από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές ηλιακών στον κόσμο, της Longi Green Energy - δεν θέλουν να περιοριστούν στην κινεζική αγορά.
«Είναι αρκετά δύσκολο να παραγγείλεις ηλεκτρολύτες τώρα», είπε ο Μάο Ζονγκτσιάνγκ, καθηγητής στο Ινστιτούτο Πυρηνικής και Νέας Ενεργειακής Τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο Tsinghua στο Πεκίνο.
«Η προσφορά δεν μπορεί να καλύψει τη ζήτηση».
Είμαστε ακόμη στην αρχή
Οι πελάτες θα μπορούσαν, τελικά, να καλύπτουν την παραγωγή σε πολλές βιομηχανίες.
Οι πετρελαϊκές εταιρείες χρειάζονται υδρογόνο για τα διυλιστήρια τους, όπου βοηθά στη μείωση της περιεκτικότητας του καυσίμου σε θείο, αν και πολλές έχουν τον δικό τους τρόπο να το παράγουν από το δικό τους φυσικό αέριο.
Αλλά τα εργοστάσια ημιαγωγών και LED χρησιμοποιούν επίσης υδρογόνο και θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την επιτόπια παραγωγή.
Οι ηλεκτρολύτες θα το παρέχουν αυτό.
Οι ιδιοκτήτες ηλιακών εγκαταστάσεων και αιολικών πάρκων μπορεί να θέλουν να προσθέσουν ηλεκτρολύτες, όπως ακριβώς προσθέτουν μπαταρίες στα έργα τους σήμερα.
«Είμαστε μόλις στην αρχή που πηγαίνει αυτή η βιομηχανία», δήλωσε ο Ole Hoefelmann, γενικός διευθυντής της επιχείρησης ηλεκτρολύτη της Plug Power.
www.worldenergynews.gr
