Hidrogenul nu este doar un alt gaz combustibil

O legendă a baseball-ului american, Yogi Berra, renumit pentru "perlele" sale de înţelepciune, spunea odată că, "în teorie, nu există nicio diferenţă între teorie şi practică, dar în practică există".

Delgaz Grid, companie care face parte din grupul E.ON, a început să testeze funcţionarea reţelelor şi aparatelor casnice cu amestec de gaze naturale şi hidrogen, conform unei ştiri recente preluate de presa centrală şi locală.

"Hidrogenul este doar un alt gaz combustibil, care nu implică riscuri diferite de metan, fapt demonstrat de toate proiectele derulate în ţările vest europene", a declarat Dr. Cristian Călin, Manager Tehnic Gaz, coordonatorul proiectului.

Doar un alt gaz combustibil? Nici pe departe. Din păcate, hidrogenul nu este o sursă de energie şi nici nu este "doar un alt gaz combustibil". Cel mai răspîndit element din Univers este doar un "purtător" de energie, în condiţiile în care nu există în stare liberă pe planeta noastră. Reactivitatea sa este mult prea mare.

"Hidrogenul, la fel ca electricitatea, este un purtător de energie care trebuie produs din altă substanţă", se arată într-un document de pe site-ul Energy Information Administration (eia.gov), organizaţie din cadrul Departamentului Energiei din SUA.

Tot aici se mai arată că "hidrogenul are cea mai mare concentraţie energetică după masă (de trei ori mai mare decât benzina), dar are cea mai redusă concentraţie energetică după volum (de patru ori mai mică decât benzina)".

În plus, "este nevoie de mai multă energie pentru producerea hidrogenului decât aceea rezultată în urma transformării sale în energie utilă".

"Noi credem că putem să le asigurăm acelaşi confort clienţilor noştri folosind actuala infrastructură, fără modificări, şi cu aceeaşi siguranţă în exploatare, utilizând practic un alt gaz. Într-o primă etapă un amestec de gaze naturale cu hidrogen şi pe termen lung exclusiv gaze verzi fără emisii de dioxid de carbon, precum hidrogenul produs prin electroliză şi biometanul", a declarat Volker Raffel, director executiv al E.ON România, la inaugurarea instalaţiei de testare a utilizării hidrogenului într-un amestec de 20% cu gazul natural, unde a participat şi ministrul energiei.

Este realist acest obiectiv? Pentru evaluare se pot utiliza cele şase diferenţe majore dintre hidrogen şi gazul natural, prezentate pe site-ul POWER Engineers ("6 Things to Remember about Hydrogen vs Natural Gas", www.powereng.com).

Prima este dată de structura chimică. În timp ce hidrogenul este un element chimic pur, prezent sub forma moleculei H2, metanul este un compus, CH4, format din carbon şi hidrogen.

În al doilea rând, masa moleculară a hidrogenului este 2, cu mult sub masa moleculară a metanului, 16, iar aceasta înseamnă un potenţial mult mai ridicat de apariţie a scurgerilor în cazul hidrogenului. În aceste condiţii, este "necesară acordarea unei atenţii deosebite în alegerea şi fabricarea materialelor pentru ţevi, valve, garnituri şi alte elemente ale unui sistem de transport al hidrogenului comprimat".

A treia diferenţă majoră o reprezintă limita de inflamabilitate, care este de 4%/75% pentru hidrogen şi de 7%/20% pentru gazul metan. Aceste limite reprezintă proporţia de combustibil dintr-un amestec cu aer astfel încât să se poată face aprinderea.

Limitele pentru hidrogen arată că acesta va arde în prezenţa unor cantităţi de aer mai mici sau mai mari decât gazul metan, ceea ce înseamnă dificultăţi mult mai mari de controlare a combustiei.

Dificultatea controlării combustiei este amplificată şi de viteza flăcării, care este de aproape 10 ori mai mare în cazul hidrogenului (200 - 300 cm/sec) decât în cazul gazului metan (30 - 40 cm/sec).

O altă diferenţă majoră se manifestă la nivelul temperaturii adiabatice a flăcării, respectiv temperatura care ar fi obţinută de o flacără dacă procesul de ardere ar avea loc în absenţa pierderilor de căldură.

Pentru hidrogen, temperatura adiabatică este de 2.210 grade Celsius în cazul în care agentul de oxidare este aerul, în timp ce pentru metan este cu circa 250 de grade mai redusă, la 1.963 grade Celsius.

Diferenţa de temperatură pune probleme din punct de vedere al materialelor utilizate în cadrul sistemului de distribuţie şi utilizare a amestecului de gaze.

Un efect nedorit al temperaturii adiabatice mai ridicate a hidrogenului, mai ales pe fondul promisiunilor de eliminare completă a emisiilor de gaze cu efect de seră, îl constituie creşterea emisiilor oxizilor de azot în comparaţie cu gazul metan, care ar putea fi compensate prin utilizarea sistemelor de catalizare, dar la costuri semnificativ mai mari.

Ultima diferenţă amintită în prezentarea de pe site-ul POWER Engineers este aceea a puterilor calorifice. Astfel, puterea calorifică inferioară a unei unităţi de masă este de circa 2,5 ori mai mare în cazul hidrogenului în comparaţie cu gazul metan, însă puterea calorifică inferioară a unei unităţi de volum este de peste 3 ori mai mică în cazul hidrogenului.

Această problemă poate fi rezolvată fie prin creşterea presiunii din reţeaua de transport, fie prin creşterea volumului, iar astfel vor apărea dificultăţi majore în ceea ce priveşte contorizarea consumului.

Toate diferenţele fundamentale dintre proprietăţile hidrogenului şi cele ale gazului metan au fost analizate în ultimii ani de o comisie înfiinţată de Comitetul pentru Ştiinţă şi Tehnologie al Camerei Comunelor din Marea Britanie.

Rezultatele şi concluziile studiului au fost publicate sub titlul "The role of hydrogen in achieving Net Zero" la adresa https://committees.parliament.uk/work/890/ the-role-of-hydrogen-in-achieving-net-zero.

Concluzia studiului este că hidrogenul nu reprezintă o soluţie fezabilă şi accesibilă pentru utilizarea pe scară largă, atât în ceea ce priveşte încălzirea locuinţelor, cât şi ca sursă de alimentare pentru autovehicule.

Teste similare cu cele anunţate de Delgaz Grid au fost realizate deja în California (n.a. vezi articolul "Economia bazată pe hidrogen este o iluzie foarte scumpă", BURSA, 13.12.2022).

Rezultatele studiului realizat de University of California, Riverside (UCR) la cererea Comisiei de Utilităţi Publice din California (CPUC), subliniază necesitatea injectării în reţele a unui volum de hidrogen de trei ori mai mare decât cel de gaz metan pentru obţinerea aceleiaşi cantităţi de energie, în condiţiile în care "trebuie acordată o atenţie specială actualizării procedurilor de detectare a scurgerilor şi a procedurilor pentru reparaţii şi întreţinere".

Ipoteza înlocuirii complete a gazelor naturale cu hidrogen, care a fost amintită ca obiectiv pe termen lung în declaraţiile directorului executiv de la E.ON România, nici nu este luată în considerare în concluziile studiului de la UCR, deoarece "amestecurile de hidrogen de peste 20% prezintă o probabilitate mai mare de a pătrunde în ţevile de plastic, ceea ce poate creşte riscul de aprindere a gazului în afara conductei".

Toate aceste elemente, cu accent pus asupra proprietăţile fizice şi chimice ale hidrogenului, trebuie prezentate clar consumatorilor atât de companiile direct implicate, cât şi de autorităţi, în special când sunt incluse în planuri demne de megalomania dictatorilor din alte timpuri.

Începutul ar putea fi făcut prin retragerea afirmaţiei nefondate a oficialului de la Delgaz Grid, "hidrogenul este doar un alt gaz combustibil, care nu implică riscuri diferite de metan", despre care se poate spune că este un nou etalon semnificativ pentru "ştirile false".