Vesinikuenergeetika

Vesinikuenergeetika on vesiniku kasutamine kütusena nii kütteks, sõidukites[1], energia hoiustamiseks kui ka pika vahemaa taha transportimiseks.

Eesti idufirma PowerUP Energy Technologies asutaja Ivar Kruusenberg vesinikkütusel töötava seadme prototüübiga Tartu Ülikooli Tehnoloogiainstituudis 2017. aastal.

Vesinikuenergeetikat on välja pakutud tuleviku vähese CO2-heitega majanduse osana. Vesinikku peetakse üheks fossiilkütuste alternatiiviks globaalse soojenemise piiramisel, sest vesiniku põlemine tekitab süsihappegaasi asemel ainult vett. 2019. aastal kasutati vesinikku tööstuses ainult lähteainena, et toota ammoniaaki ja metanooli ning töödelda naftat.[viide?]

Vesinikgaas ei ole looduslikult kättesaadav. 2019. aastal toodeti 70 miljonit tonni vesinikku, millest peaaegu kõik saadi maagaasi metaangaasiks ümbertöötamisel.[2] Ülejäänu toodeti elektrolüüsi käigus kõrvalsaadusena. Väheses koguses toodetakse vesinikku spetsiaalselt ka veest. Nii metaangaasi ümbertöötamine kui ka elektrolüüs on praegu ebaefektiivsed protsessid. Metaangaasi ümbertöötamine tekitab kõrvalsaadusena süsihappegaasi.[3]

Vesiniku tootmise viisidRedigeeri

Vesinikku saab toota väga paljudel viisidel. Tootmisviisi järgi eristatakse kolme tüüpi vesinikku: halli, sinist ja rohelist. Suurem osa vesinikust toodetakse maagaasist ja muudest fossiilkütustest. See protsess tekitab aga süsihappegaasi, mis paiskub õhku. Seetõttu nimetatakse selle protsessiga toodetud vesinikku halliks vesinikuks. Sinine vesinik on hallist vesinikust puhtam, sest süsihappegaas püütakse kinni ja ladustatakse. Kõige puhtam tootmisviis on taastuvatel energiaallikatel põhinev ehk roheline vesinik. Praegu on neist kõige odavam hall vesinik, kuid aja jooksul peaks puhas ehk roheline vesinik muutuma oluliselt konkurentsivõimelisemaks.[4]

Vesiniku kasutusvõimalused Eestis ja sellega seotud probleemidRedigeeri

Majandus- ja Kommunikatsiooniministeerium otsib aktiivselt vesiniku näidisprojekti. Kaalutavad variandid on Tallinna-Viljandi raudteeliin ning vesinikpraami või -bussi kasutamine.[5] Vesiniku võimaliku kasutusena nähakse Eestis eelkõige keeruliste sektorite süsinikuärastust, näiteks rasketranspordis (eriti merenduses[6]), klaasi- ja tsemenditootmisel. Vesinik oleks hea lahendus ka elektrisüsteemi varustuskindluse suurendamisel. Vesiniku kasutamist kõikides sektorites takistab vesiniku salvestustehnoloogia väike efektiivsus: 40%. Akudel jääb näitaja 80–90% juurde ning pump-akumulatsioonijaamadel 70–85% juurde.[7] Vesiniku komprimeerimine ehk kokkusurumine on väga energiamahukas, mistõttu tuleks vesiniku tootmine viia tarbimisele võimalikult lähedale. Elektri muundamine vesinikuks ja taas tagasi elektriks on suure energiakaoga, mistõttu ei pruugi selline lahendus olla pikaajaliselt otstarbekas.[8]

Euroopa Liidu vesinikuenergeetika plaanidRedigeeri

2020. aasta suvel tuli Euroopa Komisjon välja vesinikustrateegiaga. Kuigi vesinik moodustab praegu veel marginaalse osakaalu Euroopa Liidu energiaportfellist, näeb Euroopa Komisjon kliimaeesmärkide saavutamisel võtmerolli just vesinikul. Näiteks suudab vesinik stabiliseerida energiatootmist, olles taastuvenergiaallikate toodetud energiale salvestiks. Kui päike paistab ja tuul puhub ning nõudlus energia järele on väike, saab energia muundada vesinikuks ja soovi korral hiljem ka tagasi. Lisaks on vesiniku kasutamine võimalik lahendus keerulistes sektorites, nagu rasktööstus, keemiatööstus või transport, aidates süsinikuärastada neid valdkondi. Euroopa Komisjon näeb oma kavas ette, et vesiniku osakaal tõuseb 2020. aasta 2%-lt 2050. aastaks 13–14%-ni. Mõne analüütiku hinnangul võib roheline vesinik moodustada 2050. aastaks 24% maailma kogu energianõudlusest.[9]

Vesiniku osakaalu tõstmisel energiaportfellis on Euroopa Komisjonil välja kujunenud väga edasipüüdlik plaan. 2030. aastaks on plaan jõuda elektrolüüsi aparaatide puhul võimsuseni 2×40 GW ning toodangus 10 miljoni tonnini. Euroopa Komisjon näeb, et koguinvesteeringud rohelisse vesinikku võivad 2050. aastaks küündida 180–470 miljardi euroni ja madala süsihappegaasiheitega vesiniku puhul 3–18 miljardi euroni.[9]

Euroopa Komisjon lõi investeeringute toetamiseks eraldi liidu European Clean Hydrogen Alliance, mis teostab Euroopa Komisjoni strateegiat ning aitab rohelise vesiniku nõudlust suurendada. Liidu ülesanne on hoida Euroopas ülal ka vesiniku rakendusteaduse arendust ja tehnoloogia arengut. Suurim probleem, millega seisab Euroopa Komisjon vesiniku puhul silmitsi, on vesinikuturu loomine. Selleks soovitab Euroopa Komisjon otsida vesinikule kasutusi ühistranspordis ja lühimaapraamides ning suurendada rohelise vesiniku kasutust rafineerimistehastes ja ammoniaagi tootmise protsessis.[9]

OhutusRedigeeri

Vesinik plahvatab õhuga kokkupuutel väga kergesti. See tähendab, et põlemise asemel plahvatab mis tahes proportsioonis vesiniku ja õhu segu kui see süüdata. Sellega muutub vesiniku kasutamise suletud kohtades, nagu tunnelid ja maa-alused parklad, väga ohtlikuks.[10] Puhas vesinik põleb ultravioletse leegiga, mis muudab selle palja silmaga nähtamatuks. See tähendab, et põlengu avastamiseks on vajalik kasutada leegiandurit. Vesinik on ka lõhnatu, mis muudab lekete tuvastamise lõhna järgi võimatuks.

Vaata kaRedigeeri

ViitedRedigeeri

  1. "A portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis". Failitüüp: PDF. Vaadatud 06.10.2019. Inglise.
  2. John Snyder. "Hydrogen fuel cells gain momentum in maritime sector". Vaadatud 06.10.2019. Inglise.
  3. Committee on Climate Change. "Hydrogen in a low-carbon economy". Failitüüp: PDF. Vaadatud 06.10.2019. Inglise.
  4. Hulst, van N. (2019). The Clean hydrogen future has already begun. IEA. Kasutatud 14.11.2020, https://www.iea.org/commentaries/the-clean-hydrogen-future-has-already-begun
  5. Tooming, M. (2020). MKM: vesinikrongi pilootlõiguks sobib Tallinn-Viljandi. ERR, 3. juuli 2020. Kasutatud 14.11.2020, https://www.err.ee/1109120/mkm-vesinikrongi-pilootloiguks-sobib-tallinn-viljandi
  6. Siil, Virgo. "Vesinikkütuseelemendiga minnakse jahile". Universitas Tartuensis, September 2017.
  7. Tatar, T. (2020, 22. oktoober) Vesiniku roll Eesti rohepöördes mi(k)s? kus? millal? [Konverentsi ettekanne]. Arenguseire Keskuse ja Riigikogu suur vesinikupäev „Kas Eesti on vesinikurongist maha jäämas?”, Tallinn, Eesti. Kasutatud 14.11.2020,  https://www.riigikogu.ee/wpcms/wp-content/uploads/2020/10/vesinik_Timo-Tatar.pdf
  8. Pokk, P. & Korv, N. (2020, 13. juuli). Vesiniku kasutamisel väga häid lahendusi Eestis hetkel ei tundu olevat [Raadiosaade]. Äripäev. Kasutatud 14.11.2020, https://www.aripaev.ee/saated/2020/07/13/vesiniku-kasutamisel-vaga-haid-lahendusi-eestis-hetkel-ei-ole
  9. 9,0 9,1 9,2 Euroopa Komisjon. (2020). COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE EUROPEAN PARLIAMENT, THE COUNCIL, THE EUROPEAN ECONOMIC AND SOCIAL COMMITTEE AND THE COMMITTEE OF THE REGIONS. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe. Kasutatud 14.11.2020, https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/hydrogen_strategy.pdf
  10. Utgikar, Vivek P; Thiesen, Todd (2005). "Safety of compressed hydrogen fuel tanks: Leakage from stationary vehicles". technology in Society 27 (3): 315–320. doi:10.1016/j.techsoc.2005.04.005.