Při zodpovědném zacházení je zelený vodík méně nebezpečný než jiná hořlavá paliva, na která dnes spoléháme. V budoucnu musí průmysl a vládní instituce stavět na stávajících robustních bezpečnostních protokolech a nadále učinit bezpečnost klíčovou prioritou pro investice a zdokonalování, aby se zajistilo, že se vodík stane součástí čisté a prosperující ekonomiky.
Christian Tae
Politický analytik, program pro klima a čistou energii
Sdílej tuto stránku
- Sdílejte tento blok stránky
- Sdílejte tento blok stránky
- Sdílejte tento blok stránky
Tento blog je prvním ze série, která zkoumá bezpečnostní aspekty energetických technologií, které jsou zásadní pro uhlíkově neutrální ekonomiku.
Mnoho odborníků se shoduje, že „zelený“ vodík vyrobený pomocí obnovitelné energie může hrát klíčovou roli v tom, že nám pomůže dosáhnout do roku 2050 ekonomiky neutrální vůči skleníkovým plynům, což je úroveň potřebná k odvrácení nejhorších dopadů klimatické krize. Nejlepší využití zeleného vodíku může být v odvětvích s těžkou elektrifikací, jako je dálková doprava, ale někteří lidé se obávají, že by také mohl vytvořit nová bezpečnostní rizika – přestože vodík má obecně vlastnosti, díky kterým je manipulace s ním bezpečnější než s konvenčními palivy.
Vodík – který se dnes většinou používá v rafinériích a výrobě hnojiv – se v současnosti vyrábí špinavým procesem, který se spoléhá na fosilní plyn jako surovinu a uvolňuje značné množství uhlíkového znečištění. Proces však lze vyčistit a vyrobit „zelenou“ verzi využívající obnovitelné zdroje energie a vody.
Zelený vodík – který se dnes vyrábí jen v malých množstvích – má potenciál nahradit fosilní paliva ve vozidlech s těžkými emisemi, jako jsou nákladní automobily, lodě a letadla, a v průmyslových procesech, jako je výroba oceli a chemikálií. Může nám pomoci dosáhnout 100% sektoru elektřiny z obnovitelných zdrojů tím, že nám umožní skladovat energii po dlouhou dobu. Plynárenský průmysl dokonce prosazuje vodík jako čistou náhražku fosilního plynu pro vytápění prostor a vody v budovách, i když by to bylo drahé řešení ve srovnání s přechodem našich budov na provoz na elektřinu. (Viz tento blog.)
Bezpečnostní otázky?
Někteří skeptici poukazují na bezpečnostní problémy vodíku jako na potenciální překážku jeho širšího použití. I když je vodík známá bezpečnostními riziky a že bychom měli i nadále upřednostňovat bezpečnostní opatření týkající se vodíku, má také vlastnosti, díky kterým by se s ním mělo manipulovat bezpečněji než s konvenčními palivy, jako je benzín a nafta, pokud se s nimi zachází zodpovědně.
Vodík je nejrozšířenějším a nejjednodušším prvkem ve vesmíru. Na Zemi existuje hlavně jako základní složka vody (H2Ó). Plynný vodík (H2) se skládá ze dvou atomů vodíku spojených dohromady, z nichž každý obsahuje pouze jeden proton a jeden elektron. Díky této jednoduché chemické struktuře je plynný vodík hořlavý a relativně snadno se zapálí. To je také důvod, proč je plynný vodík netoxický, bez zápachu, chuti a světlo.
Zelený vodík je bezpečnější než konvenční paliva
Aby bylo možné vyhodnotit bezpečnost vodíku, musí být porovnán s bezpečností jiných konvenčních paliv, jako je benzín, propan a nafta. Zatímco žádné palivo není stoprocentně bezpečné, ukázalo se, že zelený vodík ano bezpečnější než konvenční paliva v mnoha ohledech.
- Vodík není toxický, na rozdíl od běžných paliv. Na druhé straně je mnoho konvenčních paliv jedovatých nebo obsahuje toxické látky, včetně silných karcinogenů. Navíc, pokud jde o vozidla poháněná vodíkovými palivovými články, vodík produkuje pouze vodu, zatímco spalování konvenčních paliv ve vozidle vytváří škodlivé znečištění ovzduší. Únik nebo únik vodíku nekontaminuje životní prostředí ani neohrozí zdraví lidí nebo volně žijících živočichů, ale fosilní paliva mohou představovat významné zdravotní a ekologické hrozby, pokud uniknou, rozlijí se nebo se spálí.
- Vodík je 14krát lehčí než vzduch a 57krát lehčí než benzínové páry. To znamená, že když se vodík uvolní, bude typicky stoupat a rychle se rozptýlit, což výrazně snižuje riziko vznícení na úrovni země. Propan a benzínové páry jsou však těžší než vzduch, takže je pravděpodobnější, že zůstanou na úrovni země, což zvyšuje riziko požárů poškozujících lidi a budovy.
- Vodík má nižší sálavé teplo než konvenční benzín, což znamená, že vzduch kolem plamene vodíku není tak horký jako kolem plamene benzínu. Proto je riziko sekundárních požárů vodíku nižší.
- Vodík má vyšší spotřebu kyslíku pro výbuch než fosilní paliva. Vodík může být výbušný při koncentracích kyslíku mezi 18 a 59 procenty, zatímco benzín může být výbušný při koncentracích kyslíku mezi 1 a 3 procenty. To znamená, že benzín má větší riziko výbuchu než vodík pro jakékoli dané prostředí s kyslíkem.
Vodíkové bezpečnostní standardy ušly dlouhou cestu
I když se kolem vodíku v poslední době objevil velký humbuk, nejedná se o novou technologii. Průmysl používá vodík v raketových palivech, ropných rafinériích a výrobě hnojiv posledních 40 let – více než dost času na to, aby vědci a inženýři vyvinuli a přijali robustní bezpečnostní protokoly. Dnes spolupracují Hydrogen Industry Panel on Codes, International Code Council a National Fire Protection Association na vývoji přísných norem pro vodíkové systémy a palivové články. Roky výzkumu a vývoje a zkušeností umožnily vyvinout vhodné technické kontroly a pokyny ke zmírnění rizik vysoké hořlavosti vodíku a nízké energie vznícení (energie potřebné k zapálení něčeho).
Například protože vodík je bezbarvý a bez zápachu, jsou senzory požadavkem pro vodíkové čerpací stanice, zařízení a zařízení. Dnešní technologie umožňuje vzdálené snímání vodíku, aby byla zajištěna robustní detekce jakéhokoli úniku vodíku. Zásobníky vodíku v automobilech s palivovými články také podléhají přísným testovacím normám, jako je vystavení extrémním teplotám a tlakům, než mohou být použity. Toto je jen několik příkladů norem a kodexů, které v posledních čtyřech desetiletích podporovaly bezpečný vodíkový průmysl.
Nicméně, a co je důležité, bezpečnost vodíku je i nadále klíčovou prioritou výzkumu a vývoje. Na federální úrovni ministerstvo energetiky financuje projekty výzkumu a vývoje v oblasti vodíkové bezpečnosti v rámci svého Úřadu pro technologie vodíkových a palivových článků, čímž přispívá k budoucnosti, kde vodík může být i nadále bezpečným palivem, které může pomoci dekarbonizovat naše budoucí energetické potřeby.
Bezpečnost vodíku by měla být i nadále prioritou
Zatímco zelený vodík nabízí řešení pro odvětví, která se nejhůře snižují, máme jen málo zkušeností s jeho používáním v těchto aplikacích. To je důvod, proč je výzkum vodíkové bezpečnosti zásadní, pokud má hrát větší roli v naší ekonomice.
Skladování vodíku v nádržích nákladních vozidel s palivovými články a letadel na vodíkový pohon – nákladově efektivním způsobem bez obětování bezpečnosti – představuje technickou výzvu. Jak nákladní doprava s palivovými články, tak letecký průmysl budou muset dosáhnout podobných nebo lepších bezpečnostních cílů, než jsou cíle nákladních vozidel a letadel spalujících fosilní paliva, protože bezpečnost dopravy jakéhokoli druhu je extrémně důležitá. Nové vodíkové čerpací stanice a vodíkové potrubí musí být navrženy tak, aby zmírnily jakékoli riziko nebezpečného úniku a spalování. Skupiny jako Center for Hydrogen Safety (CHS), celosvětová nezisková organizace věnující se podpoře vodíkové bezpečnosti, řeší tyto problémy tím, že poskytují zdroje těm, kteří mají za úkol navrhovat nebo používat různé vodíkové systémy a zařízení, stejně jako školení pro reakci na incidenty. S více než 45 členskými organizacemi v rámci CHS (Shell, Hyundai, Argonne National Laboratory, National Grid, abychom jmenovali alespoň některé) průmysl upřednostňuje bezpečnost.
Verdikt:
Při zodpovědném zacházení je zelený vodík méně nebezpečný než jiná hořlavá paliva, na která dnes spoléháme. V budoucnu musí průmysl a vládní instituce stavět na stávajících robustních bezpečnostních protokolech a nadále učinit bezpečnost klíčovou prioritou pro investice a zdokonalování, aby se zajistilo, že se vodík stane součástí čisté a prosperující ekonomiky.
