Noile centrale pe gaz din Germania ar putea fi compatibile din start cu hidrogenul, totuşi, dar există o mare problemă de logică

Deşi o mare parte din ţările mari din Europa au relansat programe ambiţioase de energie nucleară, cum ar fi România cu acordul pentru două noi reactoare la Cernavodă, Polonia, Cehia şi Marea Britanie cu cel mai ambiţios proiect dintre toate, Germania se află exact la polul opus şi după ce anul trecut şi-a închis ultimele 3 reactoare nucleare din ţară şi a devenit importator de electricitate, în acest an a anunţat că va investi 16 miliarde euro în construcţia noilor centrale electrice cu gaz, cu o putere totală de 10 GW. Iar asta înseamnă dependenţă de gaz şi mult CO2 emis. Atunci, în februarie, scriam că planurile prevăd ca aceste centrale să poată fi trecut eventual la funcţionarea pe hidrogen, prin reutilări cu turbine compatibile la o anumită etapă în timp, ceea ce sună un pic împăciuitor, însă perspectiva e prea puţin palpabilă. Ei bine, acum primele 3 centrale au fost aprobate, iar operatorul care le va construi a fost mai îndrăzneţ decât guvernul şi a anunţat că le va echipa din start cu turbine compatibile cu hidrogenul, ceea ce a determinat acum autorităţile să ia în considerare includerea acestei condiţii şi pentru celelalte centrale ce urmează a fi aprobate.

Ce înseamnă asta, mai exact? E vorba de operatorul Iqony, cu acţionariat spaniol în prezent, care are mai multe proiecte energetice în derulate în Germania, inclusiv de energie verde şi producţie de hidrogen. Aprobarea de principiu câştigată acum de Iqony prevede permisiunea de a construi 3 centrale electrice la Bergkamen, Bexbach şi Quierschied-Weiher, cu o putere sumară de 2,5 GW.

Ceea ce va face Iqony la aceste centrale este să opteze din start pentru turbine care pot arde atât gaz natural, cât şi hidrogen drept combustibil direct sau orice altă combinaţie dintre cele două gaze, astfel încât atunci când centrala va dori să treacă la hidrogen, parţial sau total, nu va trebui să fie reechipată cu un alt model de turbină. Desigur, cei de la Iqony vor alege prin propriile decizii modelul exact de turbină, dar deocamdată Siemens e cea mai activă companie în a promova turbine compatibile cu gaz şi hidrogen şi a instalat prima asemenea turbină experimentală din lume anul trecut în Franţa, la o fabrică de producătoare de ambalaj de hârtie. Siemens spune demult că unele turbine din gama sa pot funcţiona pe amestec de hidrogen şi gaz, dar cea in Franţa a fost primul experiment în care turbina a funcţionat doar pe hidrogen.

Foto: Turbina de gaz cu combustie pe hidrogen din Franţa

Mai nou, Siemens Energy a dezvoltat şi concepte scalate la talie mai mare de centrale cu turbine car ar putea consuma consuma hidrogen. Practic, asta ar însemna ca într-un asemenea regim de funcţionare, turbinele unor asemenea centrale ar consuma hidrogen gazos direct în combustie, exact ca şi gazul, generând zero emisii CO2, întrucât hidrogenul nu are atomi de carbon, iar produsul rezultat ar fi vaporii de apă. Turbinele sunt relativ apropiate constructiv cu cele de gaz, cu diferenţa că trebuie să se asigure o precizie mult mai mare de temperatură şi presiune de ardere, pentru a evita formarea compuşilor nedoriţi cu azotul din aerul atmosferic. Şi cei de la Siemens sunt pe ultima sută de metri în a lansa deja şi în producţia finală turbine care nu doar să poată funcţiona parţial pe hidrogen, ci complet.

Încă o diferenţă importantă la aceste turbine este că ele dispun de captare mai eficientă a căldurii, care e direcţionată spre o altă parte e circuitului de la centrală, iar aici lucrurile devin interesante, şi aici apare problema de logică menţionată mai sus. Acea altă pate e instalaţia de hidroliză de pe teritoriul centralei, care trebuie să producă hidrogenul verde. Ea va primi înapoi căldura neutilizată de la turbină pentru a o folosi parţial drept sursă de energie pentru producţia e hidrogen.

Aşadar, avem o termocentrală cu turbină care va arde hidrogen pentru a produce electricitate, iar alături, pe teritoriul termocentralei avem o instalaţie de hidroliză care produce hidrogen verde tot din electricitate. Sună un pic absurd, să ai electricitate şi să o converteşti în hidrogen, după care să arzi hidrogenul ca să produci din nou electricitate, nu? Singurul beneficiu e căldura obţinută aici, însă germanii nu par să pună prea mare accent pe asta. Totuşi, însăşi esenţa de bază a turbinelor de gaz transferate la hidrogen e ca ele să fie folosit acolo unde aproape în egală măsură e nevoie şi de căldură, altfel, doar cu producţia de electricitate, tot lanţul îşi pierde logica.

În formula când hidrogenul e doar parţial adăugat alături de gaz, ideea Siemens era ca alături să existe un câmp de panouri fotovoltaice şi o mini centrală cu baterii, care să preia şi să stocheze electricitatea de la panouri, producând constant hidrogen, pe care să-l trimită apoi turbinei. Dar dacă vorbim de o centrală care ar funcţiona doar pe hidrogen, necesitatea de combustibil e atât de mare, încât un câmp cu panouri fotovoltaice n-ar rezolva aproape nimic. Dacă 3 centrale vor trebuie să producă 2.500 MW, asta înseamnă cam 830 MW per centrală, de putere electrică.

O turbină cu gaz cu ciclu combinat, care preia şi căldură, are de obicei în mediu 55% eficienţă termică, cu unele modele pe gaz ajungând la peste 60%, dar acele sunt mai degrabă excepţii. Dacă luăm la bază 55% drept reper de eficienţă a conversiei în energie, pentru a genera 1 MWh de electricitate printr-o asemenea turbină, considerând că 1 kg de hidrogen are în el 33,33 kWh de energie înmagazinată, ar fi nevoie de arderea a circa 54,5 kg de hidrogen. În proces mai rezultă şi căldură şi dacă o folosim, obţinem mai multe motive de a folosi o asemenea centrală, dar noi calculăm aici doar electricitatea. Astfel, dacă pentru 1 MWh o asemenea centrală are nevoie de 54,5 kg de hidrogen, atunci pentru 830 MWh, cât a trebui să producă ea într-o oră, are nevoie de 45.235 kg de hidrogen pe oră! Iar asta înseamnă 1.085 tone pe zi şi 396 mii tone pe an!

Nimeni nu produce azi asemenea cantităţi de hidrogen verde în lume. Fabrica din România, de la OMV, va produce 8.000 tone pe an şi va fi printre cele mai mari din Europa, folosind 60 kWh de electricitate pentru producţia unui kilogram de hidrogen. Cea mai mare fabrică de hidrogen din lume, proiectată pentru Olanda, folosind energia unui întreg parc eolian, va produce 10 tone de hidrogen pe oră. Deci nici măcar o singură centrală n-ar putea fi asigurată cu hidrogenul necesar la asemenea capacităţi.

Marea problemă, însă, nu e lipsa capacităţilor actuale de producţie, ci logica profund bizară de a produce întâi electricitate regenerabilă, după asta de a o cheltui producând hidrogen cu pierderi uriaşe, apoi de a arde acel hidrogen ca la final să obţinem tot electricitate şi parţial căldură. Ca să înţelegem cât de absurd e procesul, trebuie să vedem care sunt pierderile. Pentru a produce 1 MWh de electricitate la asemenea centrale, se cheltuie 54,5 kg de hidrogen, după cum spuneam. Pentru fiecare kilogram, la producţia lui se cheltuie 60 kWh de electricitate, deci avem 3.270 kWh de energie regenerabilă cheltuită iniţial, din care la final scoatem doar 1.000 kWh. Pierderile sunt de 2.270 kWh, disipaţi odată prin căldură la hidroliză, apoi la arderea hidrogenului prin turbină. Şi dacă am avut deja 3.270 kWh de electricitate produsă cu zero CO2, de ce i-am pune prin convertirea în hidrogen şi apoi prin ardere, ca să obţinem la final 1.000 kWh de electricitate tot cu zero CO2?

Deci, asemenea turbine au sens doar acolo unde e vorba de a avea scopul primar în încălzire centralizată, eventual, folosind mai ales căldura, iar electricitatea e un produs auxiliar. Hidrogenul mai poate avea sens în cuptoare, furnale, unde e nevoie de temperatură înaltă de ardere pentru procese industriale de topire. Dar să închizi centrale nucleare în Germania, după care construieşti centrale de gaz care să poată arde hidrogen şi să fii nevoie să produci întâi în altă parte electricitatea pentru ele, ca apoi să o converteşti în hidrogen şi s-o arzi ca să obţii iar electricitate e ceva de-a dreptul de neînţeles. Şi judecând că pur şi simplu nimeni nu produce atâta hidrogen verde în lume, noile centrale din Germania vor fi gata pentru el, însă vor mai arde oricum încă mult timp înainte gaz metan.