Hydrogenøkonomi: Fremtidens brændstof udvikles i dag 

Da de globale klimaforandringer øges, er der behov for en ændring i energiforsyningen til rene og bæredygtige kilder. Blandt energiudvalget har hydrogen mange fordele, som skaber potentiale til at revolutionere måden, hvorpå vi driver verden via hydrogenøkonomien.

Hydrogen er det mest rigelige element i den periodiske tabel, selvom det er frit tilgængeligt og kræver kemisk behandling til produktion. Hydrogens høje energiindhold og nulkulstofemissionsegenskaber gør det til et bæredygtigt og attraktivt alternativ til konventionelle fossile brændstoffer til energilagring og strømgenerering.

Når hydrogen anvendes som brændstof, frigiver det kun vanddamp, og med en bred vifte af produktionsmetoder, kan det produceres, lagres og forbruges efter behov. Hydrogen er desuden transporterbar, omend med betydelige udfordringer, hvilket øger dets fleksibilitet og pålidelighed som en vedvarende energikilde.

Som det dog er tilfældet med de fleste industriinitiativer, medfører udvikling af hydrogenøkonomien og adoption af hydrogendrevne processer flere udfordringer, primært forbundet med manglen på eksisterende infrastruktur og reguleringer.

Et af de første trin i forståelsen af hydrogenlandskabet er at anerkende de forskellige metoder til hydrogenproduktion, hver med forskellige økonomiske, bæredygtighedsmæssige og regulatoriske påvirkninger.

Som ethvert forbrugsgode kan hydrogen kun være så rent og økovenligt som sin produktionsmetode. Der anvendes et farvekodesystem til at fastlægge hydrogenets miljøvenlighedsgrad. Der er mange flere farver i paletten, men følgende er det førende alternativer med metan som den primære komponent af naturgas.

• Gråt hydrogen: Gråt hydrogen, som på nuværende tidspunkt er den mest benyttede produktionsmetode, udledes fra naturgas gennem dampmetanreformering (SMR) eller autotermisk reformering (ATR). Selvom disse processer er omkostningseffektive, frigiver de betydelige mængder kuldioxid til atmosfæren, hvilket negerer de fleste miljømæssige fordele ved anvendelse af gråt hydrogen som brændstof.
• Blåt hydrogen: Blåt hydrogen ligner gråt hydrogen med hensyn til sin modstandsdygtighed overfor naturgas SMR og ATR og inkorporerer kulstoffangst og lagringsteknologier (CCS) til at fange og optage kuldioxidemissioner under produktion. Denne metode betragtes som mere bæredygtig på grund af CCS men ligeledes mere omkostningsfuld. ATR er bedre egnet til blå hydrogenproduktion, da det producerer en renere strøm af kuldioxid end SMR.
• Grønt hydrogen: Grønt hydrogen produceres ved hjælp af elektrolyse, som er en proces, der anvender genanvendelig elektricitet fra rene energikilder såsom vind, sol eller hydrostrøm til at splitte vandmolekyler i hydrogen og oxygen. Denne metode medfører ingen kulstofemissioner, hvilket gør den til en mere bæredygtig løsning. Produktionsomkostninger og genanvendelig energiforsyning udgør dog en betænkelighed.
• Turkist hydrogen: Turkis hydrogenproduktion er en ny teknologi, som udnytter metanpyrolyse, som kræver dekomponerende metan - den primære naturgaskomponent - til hydrogen og fast kulstof. Selvom denne metode stadig er under udvikling, leverer den et lavemissionsalternativ til gråt hydrogen, når kulstofbiproduktet udnyttes eller sekvestreres effektivt.

Mens meget stadig er i de indledende stadier, begynder hydrogenøkonomien at tage form og viser alsidighed og potentiale til en bred global adoption. Hydrogen er allerede et grundlæggende element i utallige industrielle processer, fra ammoniumproduktion til gødningsstoffer, til procesforfining til petroleumsprodukter.

I transportsektoren er brændstofcelledrevne køretøjer (EV'er) af hydrogen i fremdrift, da de leverer et nulemissionstransportalternativ med meget hurtigere tankningstider sammenlignet med batteridrevne EV'er, på minutter i stedet for timer. Hydrogen kan også udnyttes i stationære brændstofceller til strømgenerering, hvilket leverer pålidelig elektricitet til husholdninger og virksomheder, særligt i fjerntliggende områder og regioner med begrænset netadgang.

Derudover er hydrogen et effektivt energilagringsmedium, som er særligt gearet til at fange overflødig, genanvendelig energi, der er produceret under spidsperioder, til senere brug. Modsat batterier - som er bedre egnet til kortvarig energilagring - gør hydrogens evne til at lagre store mængder energi til forlængede perioder det ideelt til sæsonmæssig lagring, hvilket er et aktiv til adressering af udsving i den genanvendelige energiproduktion. Sammenlignet med batterilagring kræver hydrogenlagring meget mindre plads og vægt med praktisk taget intet energitab over tid.

Supplering med fossilbaserede strømgenereringsmetoder med hydrogentilført energi kan hjælpe med at adressere mange af de presserende klimaudfordringer, som menneskeheden og jordkloden står overfor i dag, i særdeleshed med hensyn til drivhusgasemissioner. Som hydrogenøkonomien udvikles, styrkes virksomheder til at afbøde klimaforandringer og opnå virksomhedsmæssige bæredygtighedsmål.

Derudover øge hydrogenenergi sikkerheden ved at diversificere energiforsyninger og mindske afhængigheden af konventionelle energikilder, som i stigende grad kan påvirkes af geopolitiske dynamikker. Hydrogenøkonomien er en mulighed for at nære innovation, skabe nye industrier og jobs samt stimulere økonomisk vækst på tværs af værdikæden. Tilføjelsen af hydrogendrevne industrielle processer reducerer ligeledes luftbårne forurenende stoffer, med forbedret luftkvalitet til følge - særligt i tætbefolkede områder - samt sundhedsfordele for den almene befolkning. 

På trods af fordelene møder en bred hydrogenadoption flere barrierer. 

For det første, mens grønt hydrogen leverer en nulemissionsløsning til at drive infrastruktur, er det stadig betydeligt mere omkostningsfuldt til energiproduktion end traditionelle fossile brændstoffer. Omkostningsreduktion for grøn hydrogenproduktion er en af topprioriteterne til ansporing af hydrogenøkonomien. 

På samme vis tilføjer blåt hydrogen betydelige omkostninger i forhold til grå hydrogenproduktion, hvorfor der kræves incitamenter for at øge anvendelsen heraf. 

Hydrogen mangler ligeledes robust og udviklet infrastruktur til produktion, lagring, transport og distribution. Etablering af disse facetter kræver betydelig investering i konstruktion af ny infrastruktur og adoptering af eksisterende infrastruktur til sikker og effektiv hydrogenhåndtering. Det forudsætter ligeledes den almene befolknings tillid til og accept af hydrogenteknologier til industrielle forbrugerklasseprocesser, som kræver oplysningskampagner til oplysning om hydrogenfordelene, adressering af sikkerhedsbekymringer og aflivning af myter.

Og sidst men ikke mindst skal sikkerhedsprotokoller og reguleringer gennem hele værdikæden være alment kendt og forstået, helt fra produktion og lagringsmetoder til transport og slutbrug. Reguleringsinstanser spiller en afgørende rolle både med hensyn til oplysning af nuværende og potentielle hydrogenbrugere samt til tilskyndelse til dets adoption. 

Regeringer og regulatoriske instanser spiller en afgørende rolle i at fremme udviklingen af en succesfuld hydrogenøkonomi gennem målrettede politikker og incitamenter. Disse manifesteres ofte som kulstofskatter, genanvendelig energiskattelettelser eller cap-and-trade emissionskvotesystem, der gør grøn strøm mere attraktivt fra et virksomhedssynspunkt. USA's 2022 Inflationsreduktionslov inkluderer for eksempel energiskattelettelser og andre bestemmelser til forøgelse af indenlands genanvendelig energiproduktion. I mellemtiden er Japan og Sydkorea forpligtet på kulstofneutralitet i 2050, og hele den Europæiske Union følger trop.

Udover at fastsætte politikker finansierer regeringer også forskning og udvikling, som er essentielt til reducering af omkostningerne for grøn og blå hydrogenproduktion, forbedring af hydrogenteknologieffektiviteten og udforskning af nye applikationer til denne alsidige energibærer. Offentlig finansiering og incitamenter kan accelerere indførelsen af hydrogen-gentankningstationer, rørledninger og lagringsfaciliteter til skabelse af en robust infrastruktur, som understøtter øget adoption.

Offentlige instanser kan også spille en nødvendig rolle i etableringen af tydelige sikkerhedsprotokoller og reguleringer i hydrogenværdikæden. Forstærkelse af disse praksisser er afgørende for sikring af offentlig sikkerhed og skabelse af tiltro til hydrogenteknologier.

Hydrogenøkonomiens tidlige stadie taget i betragtning går potentielle anvendelser udover nuværende brug. Industrier såsom stål- og cementproduktion - der er kendt for deres betydelige kulstofaftryk som følge af energiintense fremstillingsprocesser - udforsker for eksempel aktivt hydrogensupplementer til fossilt brændstofbaseret energi til reducering af den miljømæssige påvirkning.

Reducering af kulstofemissioner i den maritime sektor og luftfartssektoren, som er særdeles afhængig af fossile brændstoffer, har ligeledes vist sig vanskelig. Der er dog potentielle løsninger indenfor hydrogenbrændstofceller til at drive forbrændingsmotorer.

Hydrogen blandes i konventionelle naturgasdrevne strømgenereringsfaciliteter til reducering af kulstofemissioner i atmosfæren. Nyere gasturbinedesigns kan nu anvende hydrogen alene som en brændstofskilde uden behov for naturgasblanding.  

På forbrugerniveau kan hydrogen, blandet med op til 20% naturgas af den samlede blanding, anvendes til beboelsesmæssige og kommercielle anvendelser uden behov for modificering af eksisterende enheder - såsom varmesystemer, komfurer, varmtvandsbeholdere og tørretumblere - hvilket vil levere en anden indgangsvej til reducering af kulstofemissioner og fremme af sundere leveforhold. 

Udvikling af en robust hydrogenøkonomi kræver flere aktører. Det kræver en samarbejdende tilgang blandt alle interessenter inklusive producenter, leverandører, offentlige og private institutioner, regeringer samt den almene befolkning. Yderligere forskning og udvikling i kombination med yderligere pilotprojekter er afgørende i forbindelse med at drive innovation, reducere omkostningsbarrierer og overvinde tekniske udfordringer samt sikre sikkerhed. 

Mens udfordringerne består, tilbyder hydrogenudnyttelse utallige fordele, da verden ønsker at reducere kuldioxidemissioner og supplere nuværende strømforsyninger med bæredygtig grøn energi. Der kræves fortsat forskning, oplysning, teknologisk innovation og politikudarbejdelsessamarbejde for at navigere i forhold til adoptionsudfordringerne, men brugen af og potentialet for hydrogen opskaleres stadig og præsenterer dermed en vigtig mulighed for at drive en renere fremtid for industrien med mere.