Što je globalno zatopljenje i koliko je zapravo opasno?

Globalno zatopljenje je postupno zagrijavanje zemljine površine i najnižih slojeva atmosfere uzrokovano efektom staklenika, što dovodi i do raznih promjena klime. Klimatske promjene uzrokovane su globalnim zagrijavanjem i odnose se na dugoročne vremenske prilike na Zemlji, primjerice temperaturu, razinu mora i oborine.

Klima na Zemlji drastično se promijenila otkad je planet stvoren prije 4,5 milijardi godina. Oscilirala je između toplih razdoblja i ledenih doba. Takvi ciklusi oduvijek traju desecima tisuća ili čak milijunima godina. U posljednjih 150 godina (industrijsko doba) temperature rastu brže nego ikada.

Glavna je posljedica klimatskih promjena povećanje globalne temperature planeta, koja se od predindustrijskog doba povećala za 1,1 °C. Razdoblje 2010. – 2020. bilo je desetljeće iznimne globalne topline, s 2019. godinom kao drugom najtoplijom godinom u povijesti. Ako se trenutačni trend zagrijavanja nastavi, temperature bi do kraja ovog stoljeća mogle porasti za 3 – 5 °C, što bi moglo imati katastrofalne posljedice. Za usporedbu, u zadnjih 10.000 godina temperatura je porasla za ukupno 5 °C.

Porast temperature utječe na topljenje ledene mase na polovima, što pak uzrokuje porast razine mora, što dovodi do poplava i ugrožava priobalna područja. Klimatske promjene pridonose i češćim i intenzivnijim ekstremnim vremenskim uvjetima kao što su oluje, suša, toplinski valovi i šumski požari. Postoje velike regionalne razlike u tim prilikama, a neki su dijelovi svijeta teže pogođeni.

Ugroženo je naše zdravlje, kao i sigurnost opskrbe hranom, posebno u Africi i Aziji, kontinentima s najvećim brojem mladih. Kako je navedeno u Programu Ujedinjenih naroda za zaštitu okoliša (UNEP), globalno zagrijavanje od 2 °C dovelo bi više od polovine stanovništva Afrike u opasnost od pothranjenosti. Svjetska zdravstvena organizacija upozorila je da bi porast učestalosti malarije, bolesti koje se prenose vodom i pothranjenosti mogao ugroziti zdravlje milijuna ljudi. To će utjecati i na migracije ljudi, uz predviđeno povećanje broja klimatskih izbjeglica.

Na primjer, dana 9. srpnja 2021. godine, meteorološka postaja Furnace Creek u Dolini smrti, izmjerila je temperaturu od 54,4°C, što je najviša ikad izmjerena temperatura na našem planetu. Toplinski val uzrokovao je stotinu požara u Britanskoj Kolumbiji, dok su se ceste u SAD-u doslovno krenule topiti. Sve ovo zvuči kao neki novi film prirodnih katastrofa, ali nije. Ovo je stvarnost koju proživljavamo na našoj planeti Zemlji.

Tijekom godina sve te “situacije” su intenzivnije te stvaraju nagle promjene u prirodi – od velikih vrućina do strašnih hladnoća i time povezanih poplava, požara i dr. Znanstvenici nas o ovome obavještavaju već 30 godina te predviđaju razne scenarije kao što su migracije, ugibanje životinja i ljudi ili nedostatak vode. Najgora predviđanja su ta da će postojati dvije klase ljudi: oni koji će se spasiti i oni koji to neće uspjeti.

Na osnovi mišljenja velikog broja znanstvenika – sadržanih u izvještaju “Međuvladinoga panela o promjenama klime” objavljenog sada već davne 2000. i 2001. godine temeljenoga na klimatskim modelima, kao i na podrobnoj analizi temperaturnih prilika te promjena ledenog omotača na Zemlji, koja pokazuje neupitno zatopljenje posljednjih stotinu godina – smatra se da bi do 2100. temperatura zraka bila viša čak za 1,5 do 5,8 °C, ovisno o stupnju povećanja stakleničkih plinova.

To bi dovelo do velikih i za neke dijelove čovječanstva katastrofalnih posljedica: zbog topljenja ledenjaka i snježnoga pokrivača došlo bi do podizanja razine mora, koje bi preplavilo mnoga obalna naselja, posebno otočkih država, povećanog broja vremenskih nepogoda u mnogim dijelovima svijeta (ciklona, uragana, poplava), premještanja tropskih uvjeta prema sjeveru i do pojave sušnih razdoblja na području Sredozemlja, a sjevernije od njega do znatnog povećanja količine oborina.

Valja upozoriti i na negativne učinke visokih temperatura na zdravlje ljudi, kao što su širenje nekih infektivnih bolesti koje se pojavljuju samo u toplim područjima (malarija, žuta groznica, encefalitis), premještanje mnogih biljnih i životinjskih vrsta prema sjeveru, pa i nestanak cijelih takvih životnih zajednica. Jedinstveno je mišljenje da se takav očekivani razvoj može usporiti i promijeniti samo drastičnim smanjenjem emisije stakleničkih plinova, prije svega ugljikova dioksida i dušikovih spojeva.

Koji su uzroci klimatskih promjena?

Glavni uzrok klimatskih promjena sagorijevanje je fosilnih goriva kao što su nafta, ugljen i prirodni plin, uslijed čega se u atmosferu ispuštaju staklenički plinovi. Druge ljudske aktivnosti, kao što su poljoprivreda i krčenje šuma, isto tako pridonose povećanju količine stakleničkih plinova. Problem je u tome što ti plinovi zadržavaju toplinu u atmosferi: to se naziva efektom staklenika.

Bez efekta staklenika prosječna temperatura planeta bila bi -18 °C, no zbog svakodnevnih ljudskih aktivnosti taj se efekt maksimalno povećao, što je dovelo do još većeg porasta temperature planeta. Unatoč međunarodnim obvezama, razina ugljikova dioksida (CO2) u atmosferi i dalje raste te je prema podacima Svjetske meteorološke organizacije 2019. dosegla još jedan rekord (bila je gotovo 150 % viša nego 1750. godine).

Osnovni uzrok globalnog zagrijavanja je u tome što moderne tehnologije i suvremeni način života u urbanim i ruralnim dijelovima planeta Zemlje stvaraju stakleničke plinove koji u atmosferi narušavaju prirodne ritmove i prosječnu, prirodnu temperaturu planeta.

Ugljikov dioksid, freon, metan i natrijev oksid su plinovi koji zagađuju okolinu i nakupljajući se u atmosferi zaustavljaju sunčevu toplinu. Iako oceani i biljni svijet upijaju goleme količine CO2, njihova sposobnost da djeluju kao „filteri“ prelazi njihove mogućnosti. To znači da svake godine, određena količina nakupljenih stakleničkih plinova ostaje u atmosferi i time povećava globalno zatopljenje.

Ugljikov dioksid zadržava infracrveno zračenje (poznato i kao toplinsko zračenje). To je dokazano laboratorijskim eksperimentima i pomoću satelita koji mjere manje energije koja odlazi u svemir u posljednjih nekoliko desetljeća. Ovo je izravan dokaz da porast koncentracije CO2 uzrokuje zagrijavanje.

Također jedan od uzroka globalnog zagrijavanja je uništavanje šuma. Šume su bitne za održavanje normalne razine stakleničkih plinova zbog postupka fotosinteze. Biljke prilikom postupka fotosinteze uzimaju CO2 iz atmosfere, a ispuštaju kisik natrag u atmosferu i time direktno utječu na razinu stakleničkih plinova u atmosferi.

Spaljivanje šuma ima dvostruko negativan učinak: spaljivanjem se oslobađa velika količina ugljičnog dioksida, a smanjena površina šuma ima manju sposobnost apsorpcije tog istog ugljičnog dioksida. Zbog stalnog povećanja broja ljudi na Zemlji potrebno je i više hrane, pa se zbog toga radi deforestacija šuma u korist širenja obradivih površina za stočarstvo i poljoprivredu. Najviše uništavanja šuma u korist poljoprivrede i stočarstva događa se u Južnoj Americi tako da se krči Amazonska prašuma, a slikovito je da se za Amazonsku prašumu još upotrebljava i izraz “pluća svijeta”.

Sve od početka industrijske revolucije fosilna goriva i njihovi derivati koriste se za dobivanje električne energije, za transport, grijanje i razne druge svrhe. Tako se svakodnevno u atmosferu emitiraju velike količine CO2 koje utječu na povišenje Zemljine temperature. Zagrijavanje planeta prouzročilo je čitav niz ekoloških problema, od pojavljivanja ozonskih rupa do prijetnje gubitka ekološke raznolikosti.

Posljedice klimatskih promjena toliko su razorne i zastrašujuće da se kao nužnost nameće smanjenje ispuštanja CO2 za 70% do 2050. godine te postupan prelazak na gospodarstvo bez ugljika. 

CO2 je nastao prvenstveno izgaranjem fosilnih goriva, 80 %-tni krivac za globalno zagrijavanje. Posljedice klimatskih promjena toliko su razorne i zastrašujuće da se kao nužnost nameće smanjenje ispuštanja CO2 za 70% do 2050. godine te postupan prelazak na gospodarstvo bez ugljika.

Fosilna goriva su najveći izvor u ukupnoj svjetskoj potrošnji energije. Količina ispuštenoga CO2 u direktnoj je vezi s energetskim potrebama društva, pa su tako u pravilu najrazvijenije zemlje istovremeno i najveći proizvođači CO2.

Najekstremniji primjer ovisnosti o fosilnim gorivima je promet, kod kojega se čak 93,5% energetskih potreba zadovoljava direktno iz fosilnih goriva, a s tim u vezi ne smijemo zaboraviti činjenicu da se i većina električne energije proizvodi iz fosilnih goriva, pa su tako i prometna sredstva koja kao energent koriste električnu energiju, uglavnom ovisna o fosilnim gorivima kao izvoru energije. Uzimajući u obzir rastući trend potrošnje fosilnih goriva, ugljični dioksid u sve se većim količinama ispušta u atmosferu.

Najveći problem kod klimatskih promjena je “efekt staklenika“ – prirodna pojava kod koje atmosferski plinovi održavaju temperaturu Zemlje dovoljno visokom da mogu održavati život kakav poznajemo. Plinovi, koji utječu na efekt staklenika su: ugljikov dioksid ( CO2), metan, dušikov oksid i kemijske veze ugljika i halogena, a omogućuju sunčevim zrakama da prolaze kroz njih, ali zatim upijaju odbijene zrake od zemljine površine i zadržavaju toplinu u atmosferi.

Možemo li zaustaviti klimatske promjene?

Ako se trenutni trendovi nastave, znanstvenici, vladini dužnosnici i sve veći broj građana strahuju da će najgori učinci globalnog zatopljenja – ekstremno vrijeme, porast razine mora, izumiranje biljaka i životinja, zakiseljavanje oceana, velike promjene u klimi i nezapamćeni potresi u društvu – biti neizbježni.

Kao odgovor na probleme uzrokovane globalnim zatopljenjem stakleničkim plinovima, američka vlada je još 2013. godine izradila akcijski plan za klimu. U travnju 2016. predstavnici 73 zemlje potpisali su Pariški sporazum, međunarodni sporazum za borbu protiv klimatskih promjena ulaganjem u održivu budućnost s niskom razinom ugljika, prema Okvirnoj konvenciji Ujedinjenih naroda o promjeni klime (UNFCCC). SAD su uvrštene među zemlje koje su pristale na sporazum 2016., ali su i započele postupak povlačenja iz Pariškog sporazuma u lipnju 2017. godine.

Iako se klimatske promjene ne mogu poništiti, njihove se posljedice mogu ublažiti i možemo im se prilagoditi. Mjerama ublažavanja nastoje se smanjiti emisije stakleničkih plinova u atmosferu, primjerice razvojem čiste energije i povećanjem šumskih područja. Potrebne su drastične promjene u ključnim područjima kao što su promet, energetika, industrija, stanovanje, gospodarenje otpadom i poljoprivreda.

Prilagodba klimatskim promjenama podrazumijeva pripremu za njihove posljedice i povećanje otpornosti našeg društva. To može značiti, na primjer, učinkovitiju upotrebu oskudnih vodnih resursa, prilagodbu poljoprivrednih i šumarskih praksi te osiguravanje da zgrade i infrastruktura mogu izdržati buduće klimatske prilike i ekstremne vremenske uvjete.

Klimatske promjene često jako pogađaju ugrožena područja i ugrožene skupine stanovništva. Borba protiv klimatskih promjena usmjerena je i na pomaganje najranjivijim osobama i postizanje napretka u pogledu drugih globalnih izazova kao što je borba protiv siromaštva, nejednakosti i uništavanja okoliša. Međunarodne organizacije, civilno društvo i sve veći broj mladih zalažu se za globalno djelovanje u borbi protiv klimatskih promjena.

Europskim zelenim planom, koji je predsjednica Europske komisije Ursula von der Leyen objavila u prosincu 2019., klimatske su promjene dobile važno mjesto u političkom programu EU-a. Glavni je cilj europskog zelenog plana da Europa do 2050. postane prvi klimatski neutralan kontinent.

Prema najnovijem izvješću UN-ovog Međunarodnog panela o klimatskim promjenama, stabilizaciju globalne temperature nije moguće postići bez postizanja ugljične neutralnosti do 2050., ako dotad želimo ostati ispod 1,5 °C, odnosno ispod 2 °C do 2070. Bez toga, globalno zatopljenje bi do kraja stoljeća moglo doseći između 3,2 °C i čak 5 °C, što bi bila prava kataklizma.

Upravo stoga je Europska unija suzbijanje klimatskih promjena prepoznala kao ključni prioritet i, kroz svoj Europski zeleni plan zadala si za cilj da do 2050. postane prvi klimatsko neutralni kontinent, a to ponajprije znači smanjenje emisija stakleničkih plinova, izlazak iz fosilnih goriva, kao i veću održivost i manju energetsku potrošnju u prometu, zgradarstvu, poljoprivredi i industriji.

To znači sve veće oslanjanje na obnovljive izvore energije – poput vjetra, sunca, hidroenergije, geotermalne energije – kao i na dekarbonizirane energije, poput nuklearne ili niskougljične energije, poput prirodnog plina, kao tranzicijskog goriva na putu prema klimatskoj neutralnosti.

Upotreba vodika kao pogonskog goriva može značajno doprinijeti smanjenju emisija stakleničkih plinova, kao i poboljšanju kvalitete zraka i smanjenju buke, osobito u urbanim sredinama. Zbog toga, vodik uz potporu Europske komisije sve aktivnije ulazi u sve vidove prometa (cestovni, pomorski, željeznički) i spreman je za snažan iskorak na tržište Europske unije. U nastavku članka detaljnije se obrađuje vodik kao kemijski element i vodikova energija kao odgovor na globalno zatopljenje i klimatske promjene.

Vodikova energija

Vodik (H) je najlakši element periodnog sustava i najčešća tvar u svemiru. Može se koristiti kao sirovina, gorivo ili energent i ne emitira CO2 kada sagorijeva te se zato  često čuje o njegovom velikom potencijalu za dekarbonizaciju gospodarstva. U prirodi ga nalazimo uglavnom u plinovitom obliku (H2) i bezbojan je. Zato, kada čujemo za “bijeli vodik”, to se  odnosi na onaj prirodni koji se (rijetko) može naći u podzemnim naslagama. Trenutno nema održive strategije za iskorištavanje ovih naslaga pa se primjenjuju različiti procesi kako bi se umjetno proizveo vodik. Tome služe boje: svaka se odnosi na izvor energije i/ili postupak koji je korišten za proizvodnju vodika.

Kao što smo rekli, vodik iz prirode je bezbojan, bez mirisa, neotrovan te visoko zapaljiv plin pri standardnom tlaku i temperaturi te je najmanje gustoće od svih plinova. Upravo zbog toga što je lakši od zraka, vodik se podiže iz atmosfere te se vrlo rijetko pronalazi u čistom molekularnom obliku. Vodik korišten kao gorivo izgaranjem s kisikom predstavlja gorivo bez štetnih emisija. Energija koja se oslobađa pri izgaranju vodika u zraku, odnosno pri reakciji s kisikom, omogućava vodiku da se koristi kao gorivo. Može se koristiti u gorivnim člancima te motorima s unutrašnjim izgaranjem. U novije vrijeme, koristi se u komercijalnim električnim vozilima s gorivnim člankom (automobilima i autobusima). Vodik se najčešće smatra prijenosnikom energije, zbog toga što se mora proizvesti iz primarnog izvora energije kao što je prirodni plin, ugljen ili uz pomoć obnovljivih izvora energije.

Tri su glavne vrste – sivi, plavi i zeleni vodik - ali postoji cijeli spektar između po bojama, ovisno o načinu proizvodnje.

Postoje različite vrste vodika kategorizirane prema proizvodnom procesu i emisijama stakleničkih plinova. Čisti vodik („obnovljivi vodik” ili „zeleni vodik”) proizvodi se elektrolizom vode upotrebom električne energije iz obnovljivih izvora i tijekom njegove proizvodnje ne ispušta stakleničke plinove. Druge vrste vodika uključuju emisije stakleničkih plinova tijekom životnog ciklusa i mogu pridonijeti nastavku upotrebe fosilnih goriva, posebno plina.

Zastupnici naglašavaju važnost klasifikacije različitih vrsta vodika i žele jedinstvenu terminologiju na razini EU-a kako bi se jasno razlikovao vodik iz obnovljivih izvora i vodik s niskim udjelom ugljika. Kada gori, vodik proizvodi vodu umjesto CO2, a kako bi bio zelen, treba biti proizveden iz obnovljive električne energije.

Samo se zeleni vodik može smatrati čistim jer ne emitira CO2 te može biti korišten kako bi se pomoglo dekarbonizirati sektore poput teške industrije ili transporta (pomorski, zračni). No, potrebni su ili vrlo visoki tlakovi ili vrlo visoke temperature, oboje s vlastitim tehničkim poteškoćama. Dodatno, zahtijevat će velika ulaganja kako bi se vodik doveo cjevovodima do gradova: sadašnju plinsku mrežu trebalo bi obnoviti, odnosno nadograditi kako bi podržavala prijenos stopostotnog (zelenog) vodika. Dotad, vodik bi zapravo trebao biti proizveden iz fosilnih goriva jer postojećom mrežom tehnički još nije moguće prenositi samo (zeleni) vodik, već ili plin ili mješavinu (eng.blending) plina i vodika kojeg ima u manjem omjeru.

Po nekim predviđanjima, zeleni vodik će vjerojatno još neko vrijeme biti oskudan proizvod i skup jer je za njegovu proizvodnju potrebno jako puno električne energije iz obnovljivih izvora. Danas je zeleni vodik 2-3 puta skuplji od plavog, a skuplji je i od sivog vodika. Troškovi proizvodnje zelenog vodika određeni su cijenom električne energije iz obnovljivih izvora, investicijskim troškovima elektrolizera i njegovim radnim satima. Povećanje količine zelenog vodika ograničeno je činjenicom da će većina obnovljivih energetskih kapaciteta tijekom ovog desetljeća biti potrebna za zamjenu konvencionalne proizvodnje (fosilna goriva) ili zadovoljavanje sve veće potrošnje električne energije.

Trenutno, zamjena proizvodnje ugljena ili plina obnovljivim izvorima manje je ugljično-intenzivna i isplativija od korištenja obnovljivih izvora za proizvodnju vodika. Neki stručnjaci smatraju da će Europa vjerojatno biti velik uvoznik zelenog  vodika iz regija s jeftinijim obnovljivim izvorima.

No, zbog još relativno malo razvijene tehnologije, interpretacije su različite. Primjerice, klimatski think-tank Komisija za energetsku tranziciju smatra kako trendovi troškova pokazuju da zeleni vodik može postati jeftiniji od sivog vodika u sljedećem desetljeću. Što se tiče plavog vodika, smatraju da će troškovi zelenog vodika vjerojatno pasti ispod troškova plavog vodika na nekim područjima prije 2030. godine, a na većini do 2050. godine.

Nadalje, zaključuju iz Komisije da je vjerojatno kako će “zeleni proizvodni put”dugoročno biti glavni proizvodni put, iako sa značajnom ulogom za plavi (vodik) u tranziciji i na određenim mjestima gdje su troškovi plina vrlo niski. Prema izvještaju Međunarodne agencije za obnovljive izvore energije (IRENA) iz prosinca 2020. godine, vodik proizveden iz obnovljive električne energije mogao bi se natjecati po cijeni s alternativnim fosilnim gorivima do 2030. godine.

Prema agenciji S&P Global Ratings, troškovi moraju pasti za preko 50 posto do 2030. godine da bi zeleni vodik bio održiv. Za stvaranje zelenog vodika, potrebna je ogromna količina električne energije, što znači veliko povećanje količine energije vjetra i sunca u svrhu proizvodnje vodika. Kako bi zaista bio zelen, u postojećim okolnostima vodik bi trebao biti proizveden iz viška obnovljive električne energije, tj. samo kada je proizvedeno previše. Idealno, trebala bi postojati planirana proizvodnja zelenog vodika, kako bi bila sastavni i predvidiv dio potrošnje dekarbonizirane električne energije.

Posljednje, ali vrlo važno, vodik nije rješenje za dekarbonizaciju sektora grijanja: jednostavno nije učinkovit, konkurentan ni jednostavan za korištenje kod grijanja kuća i stanova. Potrebno je usmjeriti se na rješenja bez fosilnih goriva, ovisno o lokalnom kontekstu i resursima za dekarbonizaciju sektora grijanja, poput daljinskog grijanja i dizalica topline, obnove radi povećanja energetske učinkovitosti, iskorištavanja otpadne topline, solarne toplotne i geotermalne energije, pametnih uređaja itd.

Prema novim analizama, dizalice topline s izvorom topline iz zraka bit će najisplativija tehnologija grijanja stanova u 2050. godini i jeftinije za najmanje 50 posto od tehnologija temeljenih na vodiku. Prema navedenoj analizi, koju je u ožujku 2021. objavilo Međunarodno vijeće za čisti prijevoz (ICCT), čak i kad bi troškovi prirodnog plina bili 50 posto niži ili bi cijene električne energije iz obnovljivih  izvora bile 50 posto više u 2050. godini, dizalice topline bi i dalje bile isplativije od vodikovih kotlova ili gorivih ćelija.

Europske strategije za vodik

Vodik je, kao nosilac energije, već dulje vrijeme predmet rasprava i sastavni dio planova zemalja Europske unije, ali i šire. S ciljem prilagodbe klimatskim promjenama donesen je Europski zeleni plan (engl. European Green Deal) kojim je postavljen cilj da Europa postane prvi klimatski neutralni kontinent do 2050. godine.

Donošenjem Europskog zelenog plana, EU je povećao svoje ambicije za smanjenje emisija ugljikovog dioksida (CO2) te je prvotni cilj za 2030. godinu podigao na minus 55% u odnosu na 1990. godinu. Smanjenjem emisija CO2 nastoji se održati temperatura ispod 2 °C (a ciljano i na 1,5 °C) u odnosu na prosječnu temperaturu predindustrijske razine.

Nastavno na navedeno, a s ciljem doprinosa ostvarenju ciljeva postavljenih Europskim zelenim planom, 8. srpnja 2020. Europska komisija (EK) je predstavila dva strateška dokumenta: Strategiju za vodik za klimatski neutralnu Europu (u daljnjem tekstu: EU strategija za vodik), u kojoj je vodik istaknut kao jedna od ključnih poluga za uspješnu energetsku tranziciju i Europsku strategiju za integraciju energetskih sustava.

U EU strategiji za vodik navedene su jasne smjernice za suradnju s predstavnicima izvršne i zakonodavne vlasti, industrijom, znanstvenim institucijama i civilnim društvom kroz Europski savez za čisti vodik (engl. Clean Hydrogen Alliance), koji je zadužen za razvoj programa ulaganja i niz konkretnih projekata s ciljem primjene vodikove tehnologije. Strategija za integraciju energetskih sustava opisuje kako će trenutni okviri EU politike pridonijeti ostvarenju klimatski neutralnog integriranog energetskog sustava s visokim udjelom obnovljivih izvora energije (OIE).

Obje gore spomenute EU strategije pridonose postizanju ciljeva UN-ovog Programa održivoga razvoja do 2030. i ciljeva Pariškog sporazuma o klimatskim promjenama. Prema EU strategiji za vodik, u prvom razdoblju od 2020. do 2024. godine, strateški cilj je omogućiti instaliranje od najmanje 6 GW elektrolizatora s proizvodnjom do milijun tona obnovljivog vodika (današnji kapacitet instaliranih elektrolizatora u EU-u je oko 1 GW). Kako bi se ostvarili navedeni ciljevi na razini EU, Europski savez za čisti vodik izradit će jasne smjernice za potrebna ulaganja osiguravanjem financijskih sredstava iz Europskog plana oporavka.

U drugoj fazi, u razdoblju od 2025. do 2030. godine, vodik bi trebao postati sastavni dio integriranog energetskog sustava uz strateški cilj instalacije elektrolizatora kapaciteta najmanje 40 GW za proizvodnju do 10 milijuna tona obnovljivog vodika. U ovoj fazi očekuje se postupna regulacija cijene obnovljivog vodika do mjere da postane cjenovno konkurentan drugim oblicima proizvodnje vodika. Obnovljivi vodik igrat će značajnu ulogu u uravnoteženju elektroenergetskog sustava temeljenog na OIE pružajući potrebnu fleksibilnost.

Također, vodik će se koristiti u prometu, kao i za svakodnevnu ili sezonsku pohranu, povećavajući na taj način sigurnost opskrbe u srednjoročnom razdoblju. U trećoj fazi, u razdoblju od 2031. do 2050. godine, planiran je širi razmjer primjene tehnologije obnovljivog vodika u različitim sektorima.

Na putu prema klimatski neutralnoj Europi i čišćem planetu, vođeni Europskim zelenim planom, ključno je preustrojiti cjelokupnu opskrbu energijom i stvoriti potpuno integrirani energetski sustav. Prelazak na zeleno gospodarstvo EU-a treba kombinirati s pristupom čistoj, cjenovno pristupačnoj i sigurnoj energiji za poduzeća i potrošače.

EU je pred svakako pred velikim izazovom - njezina proizvodnja i potrošnja energije 2018. godine bila je odgovorna za 75 posto emisija stakleničkih plinova u EU-u. Osim toga, EU i dalje ovisi o uvozu 58 posto svoje energije, uglavnom nafte i plina. Prema istraživanjima, obnovljivi izvori energije mogli bi biti značajan izvor energije 2050. godine, od čega bi vodik moglo biti zaslužan za 20 posto opskrbe (20-50 posto u prometu i 5-20 posto u industriji).

Vodik postaje sve važnija tema vezana uz niz sektora u Europskoj uniji. U sektoru prometa su napravljeni najznačajniji pomaci u Hrvatskoj u posljednjih nekoliko mjeseci, a bez čistog prometa nema niti klimatske neutralnosti u EU do 2050. godine. Razvoj infrastrukture za alternativna goriva snažan je poticaj za vodik, koji će se nakon toga lakše primjenjivati kao izvor energije i u drugim sektorima.

Vodik i gorivni članci koji od vodika proizvode električnu energiju, imaju prednost nad baterijama u težim vozilima i vozilima koja trebaju imati veći doseg kao što su autobusi, kamioni, vlakovi i brodovi. U Svijetu i Europi se uvode vozila na vodik i Hrvatska bi se trebala uključiti u te trendove.

Vrijedi spomenuti i kako Ministarstvo zaštite okoliša i energetike RH sudjeluje u svim ključnim inicijativama Europske unije vezanima uz vodik te je potpisnik Deklaracije o vodiku (Linz, 2018.) i Deklaracije o održivoj i pametnoj plinskoj infrastrukturi (Bukurešt, 2019.). Također, uključeno je u rad inicijative Hydrogen Energy Network, koja okuplja sve države članice, a vezana je za korištenje vodika u energetici.

Kao što smo rekli, prema europskoj strategiji, do 2024. godine predviđena je dekarbonizacija postojeće proizvodnje vodika, a do 2030. očekuje se kako će vodik postati dio integriranog energetskog sustava te će se njegova upotreba proširiti na nove sektore, dok bi se od 2030. do 2050. tehnologija proizvodnje vodika trebala primjenjivati u svim sektorima. Dodatno, predviđa se proširenje infrastrukture kako bi se mogao transportirati vodik, a posebno se misli na nadogradnju plinskih mreža za transport. Sličnu je strategiju, s fokusom na zeleni vodik, izradila i Republika Hrvatska za period od 2021. do 2050., a najvažnije značajke donosimo u nastavku članka.

Hrvatska strategija za vodik do 2050. godine

Na temelju članka 11. stavka 2. Zakona o sustavu strateškog planiranja i upravljanja razvojem Republike Hrvatske (NN br. 123/17.), Hrvatski sabor je na sjednici 25. ožujka 2022. donio Hrvatsku strategiju za vodik do 2050. godine (NN 40/2022).  

Republika Hrvatska (RH) posljednjih godina ulaže značajne napore u dekarbonizaciju energetskog sektora i gospodarstva. U skladu s tim, potiče se razvoj proizvodnje energije iz OIE, kao i povećanje energetske učinkovitosti u industriji i kućanstvu. Cilj RH je da do 2030. godine 36,6 % električne energije u bruto neposrednoj potrošnji bude iz OIE. U taj postotak ulazi i povećanje OIE u sektorima prometa te grijanja i hlađenja.

Sa svrhom postizanja zadanih ciljeva iz Integriranog nacionalnog energetskog i klimatskog plana za Republiku Hrvatsku za razdoblje od 2021. do 2030. godine, vezanih uz smanjenje emisija CO2, povećanje udjela OIE u ukupnoj potrošnji energije te povećanje energetske učinkovitosti, potrebna je uspostava jače i učinkovitije elektroenergetske infrastrukture (na prijenosnoj i distribucijskoj razini), koja će omogućiti prihvat nove količine energije iz OIE i omogućiti stabilnost sustava.

Također, neophodno je, uz dovoljne količine biogoriva na tržištu, potaknuti i elektrifikaciju prometa (korištenjem električne energije i obnovljivog vodika). Strategija stoga određuje okvirne mogućnosti razvoja proizvodnje, pohrane (skladištenja), transporta i općenito uporabe vodika s ciljem smanjenja CO2 emisija, kao i mogućnosti uključivanja gospodarstva u sektor proizvodnje opreme (poput elektrolizatorskih svežnjeva i svežnjeva gorivnih članaka, mjerne i upravljačke opreme, osjetnika, i dr.), čime bi se osigurala tehnološka prilagodba i sudjelovanje na europskom i svjetskom tržištu vodikovih tehnologija.

Energetska strategija RH, kao i Niskougljična strategija RH, predviđa smanjenje emisija stakleničkih plinova u iznosu od oko 74 % u 2050. godini u odnosu na emisije iz 1990. godine. Osim navedenoga, Energetska strategija RH prepoznaje vodik kao alternativno gorivo te predviđa njegovu uporabu u prometu s ciljem ostvarenja gore navedenih ciljeva. Vodik kao alternativno gorivo te mogućnosti njegove uporabe u prometu s ciljem smanjenja CO2 emisija predviđen je također Strategijom prometnog razvoja Republike Hrvatske za razdoblje od 2017. do 2030. godine.

Nastavno na navedeno, uvođenje vodika kao novog nosioca energije u prometni sektor RH bit će popraćeno zakonskom i podzakonskom regulativom, koja će obuhvatiti nove standarde koji se odnose na vodik kao alternativno gorivo uključujući i nove tehnologije koje se pojavljuju u procesu od proizvodnje do potrošnje vodika kao spremnika energije i alternativnog goriva. Također, potrebno je izgraditi odgovarajuću infrastrukturu za proizvodnju, distribuciju i opskrbu vodikom te istovremeno poticati nabavu vozila, brodova i vlakova koji koriste vodik kao pogonsko gorivo s ciljem kreiranja potrošnje.

Strategija osigurava okvir za proizvodnju i uporabu vodika s naglaskom na obnovljivi vodik kao zamjenu za fosilna goriva i povećanje stabilnosti elektroenergetskog sustava zasnovanog na OIE, a u svrhu energetske samodostatnosti i tranzicije na čistu energiju te održive mobilnosti.

Vodik i gospodarstvo temeljeno na vodiku važni su elementi zelene energetske tranzicije za ispunjavanje EU ciljeva vezanih uz čistu energiju i smanjenje emisije stakleničkih plinova. Niskougljični vodik se smatra čistim energentom te će kao takav imati važnu ulogu u više sektora (energetika, promet, industrija, poljoprivreda i dr.) s ciljem smanjenja emisija stakleničkih plinova. Očekuje se da će ulaganja u čiste tehnologije povezane s vodikom pridonijeti transformaciji energetskog sektora u sektor niskih, a u budućnosti i nultih emisija stakleničkih plinova, razvoju kružnog gospodarstva, kao i stvaranju novih radnih mjesta povezanih s energetskom održivošću.

U slučaju električne energije, vodik će igrati važnu ulogu kao rješenje za pohranu (skladištenje), što će rezultirati većom proizvodnjom električne energije iz OIE. No, obnovljivi vodik će se moći koristiti i za proizvodnju električne energije u postrojenjima na osnovi visoko temperaturnih keramičkih gorivnih članaka (SOFC – Solid Oxide Fuel Cells) i plinskih turbina zbog daleko veće učinkovitosti takvih sustava.

Također, u podsektoru grijanja i hlađenja vodik će biti održiva alternativa za zamjenu fosilnih goriva, čemu će uvelike pridonijeti regulacija obnovljivih plinova i njihovo umješavanje u transportni i distribucijski sustav prirodnog plina.

U sektoru prometa, vodik je jedno od alternativnih i komplementarnih rješenja za električnu mobilnost, posebno za cestovni teretni promet, uključujući gradsku logistiku, cestovni i željeznički prijevoz putnika i robe te pomorski, riječni i zračni promet.

Vodik će također uz sektore električne energije, grijanja, hlađenja i prometa, potaknuti razvoj i primjenu tehnologija u drugim sektorima, posebice energetski intenzivnim, kao i onima koje nije jednostavno dekarbonizirati. Svi oni će pridonijeti dekarbonizaciji društva i zaštiti okoliša kroz inovativne procese proizvodnje i/ili upotrebe vodika.

U tom kontekstu, vodik će imati važnu ulogu u dekarbonizaciji nacionalnog gospodarstva, osobito u sektorima koji trenutno imaju malo alternativnih tehnoloških mogućnosti i gdje bi elektrifikacija mogla dovesti do značajnih troškova, pridonoseći ostvarenju klimatskih ciljeva.

Vodik je kompatibilan s trenutnim obrascima potrošnje i omogućava povezivanje električnih i toplinskih sustava na fleksibilan način, ističući komplementarnost i sinergiju između električnih mreža i plinskih sustava. Tehnologije povezane s vodikom razvile su se diljem svijeta nevjerojatnom brzinom u posljednjem desetljeću. Sada postoje dokazi da je u određenim kontekstima proizvodnje i uporabe vodik već održivo i isplativo rješenje za dekarbonizaciju nekih od najtežih sektora u gospodarstvu, poput prometa ili toplinske energije u nizu gospodarskih grana.

Strategija daje nacionalnu viziju razvoja, istraživanja, proizvodnje, infrastrukture i primjene vodikove tehnologije, s ciljem postizanja klimatske neutralnosti do 2050. godine, kao i viziju nacionalnih ciljeva vezanih za razvoj infrastrukture za alternativna goriva. Uz navedeno, ona je potpuno usklađena s Nacionalnom razvojnom strategijom Republike Hrvatske do 2030. godine, što je vidljivo u sklopu Razvojnog smjera 3. “Zelena i digitalna tranzicija”, gdje su u strateškom cilju 8. “Ekološka i energetska tranzicija za klimatsku neutralnost” u Prioritetnom području javnih politika “Energetska samodostatnost i tranzicija na čistu energiju” navedena dva prioriteta provedbe na području energetske politike koja se poklapaju sa Strategijom. To su “Promicanje naprednih biogoriva i električne energije i vodika iz obnovljivih izvora energije” i “Ulaganja u čiste tehnologije povezane s vodikom”.

Strategija predstavlja prvi korak u razvoju primjene vodika u gospodarstvu RH te obuhvaća mogućnosti proizvodnje vodika, pohrane (skladištenja) i transporta vodika, uporabu, kao i potencijale u istraživanju, razvoju i inovacijama na području svih dijelova gospodarstva zasnovanog na vodiku. Strategija će pridonijeti ostvarenju ciljeva smanjenja CO2 emisija te omogućiti aktivnije uključivanje RH u procese i projekte vezane za vodik na EU razini.

Sukladno procjenama iz Energetske strategije RH, dekarbonizacija energetskog sektora ide u smjeru instaliranja novih kapaciteta OIE koji se, ovisno o potražnji, mogu koristiti i za proizvodnju vodika. Dio tih kapaciteta ići će prema krajnjim korisnicima u obliku električne energije kroz elektroenergetski sustav RH, dok se dio može koristiti za proizvodnju obnovljivog vodika neposredno na mjestu proizvodnje električne energije. Dodatno, dio tako proizvedene električne energije može se putem elektroenergetskog sustava za prijenos i distribuciju električne energije dovoziti do mjesta proizvodnje obnovljivog vodika, uz uvjet da nije skuplja od električne energije koja će se proizvoditi na mjestu proizvodnje obnovljivog vodika.

Pohrana (skladištenje) i transport vodika temelji su za pokretanje veće proizvodnje vodika koja će biti usmjerena na potrebe u prometu, industriji, zgradarstvu i ostalim sektorima. Uzimajući u obzir razvijenu plinsku mrežu kao i postojeće cjevovode izvan funkcije u dugoročnom razdoblju, a ovisno o kretanjima potrošnje, moguće je njihovo korištenje za transport vodika. Vodik može imati važnu ulogu u dekarbonizaciji integracijom različitih sektora, odnosno povezivanjem krajnjih korisnika energije s OIE osobito u područjima gdje se električna energija iz OIE ne može koristiti direktno ili nije ekonomski isplativa. Također, geopolitički položaj RH je vrlo pogodan imajući u vidu povezanost s južnim državama EU-a, kao i afričkim državama koje se okreću značajnijoj proizvodnji obnovljivog vodika te se u dugoročnom razdoblju očekuje pozicioniranje RH kao točke ulaza za pretovar i dovod vodika prema ostalim državama EU.

Vodik je primjenjiv u različitim sektorima od uporabe u prometu, kao gorivo ili sirovina za proizvodnju goriva, preko industrije do sektora grijanja i hlađenja. U ovom trenutku su projekti iz prometnog sektora (nabava čistih vozila) u visokom stupnju pripremljenosti uzimajući u obzir mogućnosti sufinanciranja istih iz EU sredstava, što zahtijeva osiguravanje odgovarajuće infrastrukture za nesmetano prometovanje tih vozila na cijelom prostoru RH.

Kao sljedeći korak očekuje se primjena vodika u industriji što, uz veće promjene, zahtijeva i logistiku koja uz mjesto proizvodnje i korištenja vodika podrazumijeva dogradnju i modernizaciju elektroenergetske mreže i plinskog transportnog sustava. Dekarbonizacija rafinerija korištenjem obnovljivog vodika umjesto vodika iz fosilnog izvora, kao jedan od primjera industrijske primjene vodika, zahtijevat će modernizaciju plinskog transportnog sustava i elektroenergetske mreže. S druge strane, sinteza tzv. zelenog amonijaka iz obnovljivog vodika omogućila bi njegovu širu primjenu i dodatne alate za dekarbonizaciju industrije.

Strategija se temelji na četiri stupa koja određuju glavne smjernice razvoja gospodarstva zasnovanog na vodiku kako slijedi:

1. Proizvodnja vodika – omogućiti proizvodnju niskougljičnog vodika koja će se prvenstveno orijentirati na obnovljivi vodik s ciljem proizvodnje proizvoda s niskim udjelom ili bez CO2 emisija.
2. Pohrana (skladištenje) i transport vodika – prenamjena postojeće infrastrukture za transport vodika od mjesta proizvodnje do mjesta potrošnje u dugoročnom razdoblju. U kratkoročnom razdoblju očekuje se da će mjesta proizvodnje biti na mjestima potrošnje za potrebe industrijskih procesa.
3. Korištenje vodika – omogućavanje korištenja vodika u industrijskim procesima, poljoprivredi i sl., kao i razvoj uporabe vodika u prometu osiguravanjem poticaja za kupnju vozila i plovila na vodik.
4. Obrazovanje, istraživanje i inovacije – osiguravanje razvoja i komercijalizacije novih tehnologija u proizvodnji obnovljivog vodika te njegovog sigurnog korištenja i transporta.

Dekarbonizacija energetskog sektora, sukladno EU strategijama, a posebno sukladno europskom zelenom planu, potencira jačanje proizvodnje električne energije iz OIE i razvoj niza tehnologija kojima će se osigurati smanjenje emisija CO2. No, bez obzira na tranziciju, potrebno je da energetski sustavi i dalje ispunjavaju svoju osnovnu namjenu, a to je sigurna opskrba energijom svih krajnjih kupaca, po prihvatljivim cijenama, uz minimalan utjecaj na okoliš.

U skladu s navedenim, potrebno je ubrzati razvoj gospodarstva zasnovanog na vodiku i ojačati dekarbonizaciju čitave industrije, uz otvaranje niza novih prilika koje vodik može otvoriti u lancu provedbe. Kako bi se osigurala brza uspostava gospodarstva zasnovanog na vodiku, potrebno je zainteresirati znanstveni i gospodarski sektor za snažniji upliv u gospodarske aktivnosti vezane uz vodik te na taj način potaknuti razvoj velikog broja projekata vezanih uz sve dijelove lanca vrijednosti gospodarstva vezanog za vodik.

Navedeno će se osigurati uspostavom strateškog i zakonodavnog okvira, podizanjem svijesti o značaju vodika u sklopu dekarbonizacije, jasnim definiranjem granica i komplementarnosti vodika s drugim čistim tehnologijama, osiguravanjem razmjene ideja i tehnologija, fokusiranjem na razvoj gospodarstva zasnovanog na vodiku kao multinacionalnog prioriteta te osiguravanjem izvora financiranja. Uspostava zakonodavnog i strateškog okvira osigurat će adekvatnu primjenu vodika i standardizaciju proizvodnje i korištenja vodika u svim sektorima.

Na kraju, ipak je važno je naglasiti kako su korjenite promjene zbog globalnog zatopljenja i klimatske krize potrebne u tekućem desetljeću, na što upozorava i znanstvena zajednica, te zbog toga ne možemo svu nadu polagati u zeleni vodik koji bi tek za desetljeće, dva ili više mogao postati isplativ. U politikama treba dati prednost štednji energije i povećanju mjera energetske učinkovitosti što posljedično smanjuje potrebu za fosilnim gorivima poput plina, a pomaže i u suzbijanju energetskog siromaštva.

Ivan VIDAS, struč. spec. oec.

Izvori:

1. Flannery, T.: Gospodari vremena – povijest i utjecaj klimatskih promjena na budućnost, Algoritam, Zagreb, 2007.
2. Tatković N. ,Diković M. ,Štifanić M.: Odgoj i obrazovanje za razvoj danas i sutra, Ekološke i društvene paradigme, Sveučilište Jurja Dobrile u Puli, 2015.
3. Žuvela I.: Politika zaštite okoliša u Republici Hrvatskoj, Zbornik, Pula, 1994.
4. Imamović, M.: Globalno zagrijavanje, Sveučilište Jurja Dobrile u Puli, 2018.
5. Marija M.: Brošura; Vodik – klimatsko rješenje ili slijepa ulica?, Zelena akcija, Zagreb, 2022.
6. https://jabuka-zagreb.com/2022/03/28/problem-globalnog-zatopljenja/
7. https://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=22331, Hrvatska enciklopedija, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
8. https://ec.europa.eu/clima/climate-change/causes-climate-change_hr
9. https://geek.hr/znanost/clanak/staklenicki-plinovi-uzroci-izvori-i-ucinci-na-okolis/
10. https://europa.eu/youth/get-involved/sustainable-development/what-climate-change_hr
11. https://www.europarl.europa.eu/news/hr/headlines/society/20210512STO04004/vodikova-energija-koje-su-koristi-za-eu
12. https://mingor.gov.hr/print.aspx?id=5612&url=print
13. Hrvatska strategija za vodik do 2050. godine (NN 40/2022)