Υδρογόνο για θέρμανση κτιρίων στην Ελλάδα: Έχει νόημα;

 

Το υδρογόνο παρουσιάζεται ως το καύσιμο του μέλλοντος και πραγματικά η συνεισφορά του μπορεί να είναι τεράστια στην ενεργειακή μετάβαση, ειδικά στη βιομηχανία και στις μεταφορές. Προωθείται όμως και για τη θέρμανση κτιρίων. Σε αυτό τον τομέα έχει σημασία να διερευνήσουμε, προτού «κλειδώσουμε» τις αποφάσεις που θα μας δεσμεύσουν για πολλά χρόνια στο μέλλον, τη σύγκρισή του με τα εναλλακτικά καύσιμα – πάντα με οικονομικούς, κοινωνικούς και περιβαλλοντικούς όρους.

Ξεκινώντας από τα βασικά, το υδρογόνο μπορεί να παράγεται από άνθρακα και λιγνίτη και ονομάζεται «καφέ υδρογόνο». Μπορεί να παραχθεί από φυσικό αέριο, το λεγόμενο «γκρι υδρογόνο» αλλά και από φυσικό αέριο με δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (τεχνολογίες Carbon Capture and Storage – CCS) και σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται «μπλε υδρογόνο». Τα τελευταία χρόνια, η προσπάθεια εστιάζεται στην παραγωγή του από ανανεώσιμες πηγές, στο «πράσινο υδρογόνο». Αυτή τη στιγμή, το υδρογόνο παράγεται κατά ένα μεγάλο μέρος από τα ορυκτά καύσιμα χωρίς CCS (48% από το φυσικό αέριο, 30% από τα αέρια πετροχημικών διεργασιών, 18% από τον άνθρακα και το υπόλοιπο από την ηλεκτρόλυση με ηλεκτρικό ρεύμα που προέρχεται από ανανεώσιμες). Από το φυσικό αέριο, η αναμόρφωση του μεθανίου (ως βασικό συστατικό του αερίου), με κατάλληλους καταλύτες είναι η κύρια μέθοδος, ενώ με τη βοήθεια CCS μπορεί να μειωθεί αισθητά το περιβαλλοντικό της αποτύπωμα (μειώνοντας βέβαια την καθαρή της απόδοση κατά 5-10%).

Επίσης, το «πράσινο υδρογόνο» που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), όπου εκεί η περιβαλλοντική του επιβάρυνση είναι πολύ μικρή, απαιτεί μεγαλύτερη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, κάτι που αναγκάζει σε πίεση εξεύρεσης νέων χώρων για εγκατάσταση συστημάτων ΑΠΕ. Επίσης, λόγω των πολλαπλών μετατροπών ενέργειας, το υδρογόνο για θέρμανση θα σήμαινε ότι ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας από ΑΠΕ θα χαθεί εκ νέου για την παραγωγή θερμότητας.

Η σύγκριση για την αποτελεσματικότητα του υδρογόνου σα τεχνολογία θέρμανσης μπορεί να γίνει με βάση την αποδοτικότητά του με αντίστοιχες αντλίες θερμότητας. Μια πρόσφατη μελέτη, της πρωτοβουλίας ενεργειακής μετάβασης του Λονδίνου, ανέδειξε ότι ακόμα και στην περίπτωση που το υδρογόνο παράγεται από ΑΠΕ, η αποδοτικότητα του συστήματος είναι πολύ μικρότερη, σε σχέση με τις αντλίες θερμότητας που τροφοδοτούνται από ΑΠΕ (46 έναντι 270%), ενώ και πάλι χαμηλότερη είναι για αντλίες θερμότητας που τροφοδοτούνται από φυσικό αέριο (173%). Σε βάση αποδοτικότητας λοιπόν για την θέρμανση κτιρίων, το υδρογόνο ακόμα δε μπορεί να θεωρηθεί ως μία αποδοτική επένδυση, που θα μπορούσε να βοηθήσει στην ενεργειακή μετάβαση.

Τεχνολογία	Ποσοστό απόδοσης
Μπλε Υδρογόνο (από φυσικό αέριο με CCS σε οικιακό καυστήρα)	58%
Πράσινο Υδρογόνο (από ΑΠΕ σε οικιακό καυστήρα)	46%
Ηλεκτρισμός από Φυσικό Αέριο (από φυσικό αέριο σε αντλία θερμότητας)	173%
Ηλεκτρισμός από ΑΠΕ (από ΑΠΕ σε αντλία θερμότητας)	270%

(Πηγή: https://www.leti.london/hydrogen)

Ένα ακόμα σημαντικό θέμα είναι ότι θα πρέπει να ξεπεραστούν και οι πιθανότητες ανάφλεξης ειδικά στον οικιακό τομέα. Επιπλέον, το υδρογόνο, έχοντας διαφορετικές ιδιότητες, μπορεί να διαβρώσει υφιστάμενες σωλήνες φυσικού αερίου και να έχει μη ανιχνεύσιμες διαρροές, ενώ απαιτεί και την αλλαγή των υφιστάμενων καυστήρων (και αγωγών φυσικού αερίου), κάτι που δημιουργεί ένα επιπλέον κόστος επάνω στις υφιστάμενες υποδομές του φυσικού αερίου.

Από την πλευρά του κόστους, η Διεθνής Επιτροπή Ενέργειας εκτιμά ότι το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί από 0.05 έως 0.2 €/kWh το 2030 αν χρησιμοποιηθούν οικονομίες κλίμακας (υπόψιν ότι οι τιμές αυτές είναι σχετικά ψηλότερες από την μέση τιμή του φυσικού αερίου στην Ευρώπη). Η πίεση όμως για αύξηση ΑΠΕ (στην περίπτωση του «πράσινου υδρογόνου») για να καλύψει μεγάλο μέρος της ζήτησης θέρμανσης στα κτίρια και στις μεταφορές, μπορεί να διπλασιάσει το κόστος. Στην περίπτωση του «γκρι υδρογόνου», είναι σημαντικό να υπολογιστεί και το αυξημένο κόστος του φυσικού αερίου από την αναμενόμενη αύξηση της τιμής των δικαιωμάτων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στη επόμενη δεκαετία (σε 150-200 €/tCO2). Αντίθετα, το συνεχιζόμενο πτωτικό κόστος των ΑΠΕ για παραγωγή ηλεκτρισμού, που είναι αναγκαίο για αντλίες θερμότητας το 2030, θα μπορούσε να γίνει απόλυτα ανταγωνιστικό του φυσικού αερίου και άλλων ορυκτών καυσίμων για παραγωγή υδρογόνου. Ακόμα και με τη μείωση του κόστους των ΑΠΕ βέβαια, στο «πράσινο υδρογόνο», το μεγαλύτερο κομμάτι του κόστους στην ηλεκτρόλυση για παραγωγή υδρογόνου (80%) είναι το κόστος ηλεκτρισμού στην διαδικασία παρά το αρχικό κεφάλαιο εγκατάστασης και άλλα λειτουργικά κόστη (άρα τελικά και η διαφορά μεταξύ πράσινου υδρογόνου και απευθείας εξηλεκτρισμού σε αντλίες θερμότητας από ΑΠΕ μπορεί να είναι πολύ μικρή).

Με βάση άλλη πρόσφατη μελέτη (The International Council of Clean Transportation), τα ετήσια κόστη θέρμανσης σε οικιακό επίπεδο είναι πολλαπλάσια στις τεχνολογίες υδρογόνου σε σχέση με τις αντλίες θερμότητας.

Τεχνολογία θέρμανσης	Προσέγγιση ετήσιου κόστους θέρμανσης €
Αντλία θερμότητας με ΑΠΕ	600
Υβριδική αντλία θερμότητας με ΑΠΕ και υδρογόνο (ηλεκτρόλυση)	800
Καυστήρας υδρογόνου (ηλεκτρόλυση)	1200 – 3700
Κυψέλες καυσίμου με υδρογόνο (ηλεκτρόλυση) – μέσου κόστους	4400

(Πηγή: https://theicct.org/sites/default/files/publications/Hydrogen-heating-eu-feb2021.pdf)

Δεδομένων των επιλογών, για να προβούμε στην ενεργειακή μετάβαση σε μηδενικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στον τομέα της θέρμανσης του κτιριακού τομέα, θα πρέπει πρωταρχικά να αυξήσουμε την ενεργειακή αποδοτικότητα του κτιριακού κελύφους μέσω αναβαθμίσεων. Εφόσον έτσι περιοριστούν οι ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση, κατόπιν θα πρέπει να ευρεθεί ο κατάλληλος τρόπος για να καλυφθούν οι πραγματικές ανάγκες με τοπικούς πόρους (όπως με αντλίες θερμότητας, καθαρή βιομάζα, βιοαέριο με μικροδίκτυα ή τοπικά δίκτυα κλπ). Σύμφωνα με σχετικές αναλύσεις στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού προγράμματος C-track 50, που στόχο έχει να βοηθήσει τις πόλεις να κατευθυνθούν σε κλιματική ουδετερότητα το 2050, τα τοπικά δίκτυα θέρμανσης (district heating) θεωρούνται και η βέλτιστη λύση για αστικές περιοχές που οι ανάγκες για θέρμανση καλύπτουν μεγάλο ημερολογιακό εύρος, γιατί μπορούν να αυξήσουν τη συνολική αποδοτικότητα του συστήματος θέρμανσης. Ένας τοπικός σταθμός θέρμανσης (πχ με τηλεθέρμανση από απορριπτέα θερμότητα ή ακόμα καλύτερα από τοπικές ΑΠΕ μιας ενεργειακής κοινότητας) είναι σαφώς προτιμότερος από την αλλαγή πολλών τοπικών καυστήρων, καθώς ο στόχος είναι να μειώσουμε τα ορυκτά καύσιμα στη θέρμανση.

Η δυνατότητα λοιπόν του υδρογόνου να γίνει ένα βασικό καύσιμο στη θέρμανση του Ελληνικού οικιακού τομέα πρέπει να εξεταστεί λεπτομερειακά ως προς την αποδοτικότητα και το κόστος, με ορίζοντα δεκαετίας. Με τα τωρινά δεδομένα, οι πολιτικές για τη θέρμανση στα κτίρια θα πρέπει να στοχεύουν σε μαζικές ενεργειακές αναβαθμίσεις κτιρίων, ΑΠΕ για αντλίες θερμότητας και άλλες μορφές ΑΠΕ για θέρμανση. Ένα είναι σίγουρο – δε θα πρέπει το υδρογόνο να χρησιμοποιηθεί σαν πρόφαση για να επιταχύνουμε τη διείσδυση του φυσικού αερίου στην επικράτεια, χωρίς να εξετάζουμε όλες τις εναλλακτικές.

– Βλάσης Οικονόμου (Διευθυντής IEECP) και Χάρης Δούκας (Αν. Καθηγητής ΕΜΠ)

---