Agar hidrogen dapat menjadi solusi iklim, kebocoran harus diatasi.
Artikel ini diterbitkan oleh Environmental Defense Fund, ditulis oleh Steven Hamburg dan Ilissa OckoIt. Artikel ini merangkum tantangan penyimpanan dan transportasi hidrogen dengan sangat baik dan merupakan pujian bagi para penulis yang menjelaskan masalah yang kompleks dengan cara yang sangat sederhana.
Poin-poin penting yang dapat kami ambil adalah:
Perusahaan minyak dan gas serta pemerintah di seluruh dunia semakin melirik hidrogen sebagai jalan menuju dekarbonisasi. Lebih dari 350 proyek baru senilai $500 miliar telah diumumkan baru-baru ini, menurut Dewan Hidrogen. Badan Energi Internasional mengatakan bahwa permintaan dapat meningkat enam kali lipat pada tahun 2050.
Sebelum melakukan pembangunan besar-besaran ini, sangat penting untuk memahami bagaimana hidrogen dapat berkontribusi pada perubahan iklim - termasuk potensi pemanasan hidrogen yang signifikan, yang masih banyak diabaikan.
Menggali ilmu pengetahuan tentang hidrogen
Kami mulai menilai ilmu pengetahuan saat ini dalam sebuah makalah yang sekarang sedang dalam tinjauan sejawat, dan menemukan bahwa dalam kondisi yang tepat, hidrogen memang bisa menjadi bagian dari transisi energi bersih. Namun, jika dilakukan dengan cara yang salah, hal ini dapat berdampak lebih buruk bagi iklim jangka pendek daripada bahan bakar fosil yang akan digantikannya.
Meskipun karbon dioksida dapat menjadi produk sampingan dari produksi hidrogen, hidrogen itu sendiri tidak mengeluarkan karbon dioksida ketika dibakar atau digunakan dalam sel bahan bakar. Namun, ketika dilepaskan ke atmosfer, hidrogen berkontribusi pada perubahan iklim dengan meningkatkan jumlah gas rumah kaca lainnya seperti metana, ozon, dan uap air, yang mengakibatkan pemanasan secara tidak langsung.
Hal ini menjadi masalah karena molekul hidrogen yang kecil sulit untuk ditahan. Hidrogen diketahui mudah bocor ke atmosfer di sepanjang rantai nilai. Semakin jauh jarak antara produksi dan penggunaan akhir, semakin besar potensi kebocorannya.
Hal ini sudah banyak dipahami. Namun ternyata kita hanya mengetahui sedikit sekali tentang berapa banyak hidrogen yang sebenarnya lolos dari sistem dunia nyata. Hal ini belum jelas karena tidak ada alasan untuk melihat melampaui ambang batas keamanan dasar - sampai sekarang.
Hal ini dikarenakan metrik tradisional secara sistematis mengabaikan dampak jangka pendek dari hidrogen dan agen pemicu iklim berumur pendek lainnya dengan mengungkapkan efek pemanasan dari satu kali emisi dalam jangka waktu 100 tahun (GWP-100), sehingga menutupi pengaruh yang jauh lebih besar dan lebih langsung.
Ada alasan lain mengapa efek pemanasan hidrogen diremehkan. Sampai saat ini, setiap perkiraan kekuatan pemaksa iklim hidrogen hanya mempertimbangkan troposfer dan bukan efek di stratosfer. Dengan memperhitungkan keduanya, hidrogen memiliki potensi pemanasan yang lebih besar daripada yang biasanya diakui.
Dengan menerapkan efek atmosfer gabungan dalam jangka waktu yang lebih pendek dan lebih relevan, kami memperkirakan kekuatan pemanasan lima tahun dari denyut hidrogen relatif terhadap CO2 adalah 20 kali lebih besar daripada yang ditunjukkan oleh perhitungan saat ini dengan menggunakan pendekatan standar 100 tahun.
Dan ketika kita melihat dampak pemanasan relatif dari emisi kontinu, bukan emisi pulsa - yang lebih mewakili dunia nyata - hidrogen 100X lebih kuat daripada emisi CO2 selama periode 10 tahun.
Pentingnya menilai tingkat kebocoran
Untuk memahami apa artinya hal ini, kami mempertimbangkan kemungkinan tingkat kebocoran yang disarankan dalam literatur.
Dalam situasi kebocoran yang tinggi, emisi hidrogen dapat menghasilkan pemanasan hampir dua kali lipat dalam lima tahun pertama setelah menggantikan bahan bakar fosil. Tetapi jika tingkat kebocoran minimal, hidrogen dapat menghasilkan penurunan pemanasan sebesar 80% selama periode waktu yang sama.
Emisi CO2 yang dihindari selama beberapa dekade dengan mengganti hidrogen berarti bahwa manfaat iklim akan terus bertambah terlepas dari tingkat kebocoran. Bahkan dengan kebocoran yang tinggi, efek pemanasan 100 tahun setelah peralihan ke hidrogen akan menjadi 80% lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar fosil (meskipun mengandalkan pulsa, bukan emisi berkelanjutan, secara signifikan meningkatkan manfaat tersebut).
Temuan ini berlaku untuk hidrogen yang diproduksi dengan energi terbarukan: Bahkan dengan kebocoran moderat sekalipun, hidrogen 'hijau' ini dapat meningkatkan pemanasan dalam jangka pendek. Dampaknya bahkan lebih besar untuk hidrogen 'biru' yang diproduksi dari gas alam, karena pemanasan tambahan dari emisi metana di sepanjang rantai pasokan gas alam.
Ini berarti bahwa dalam skenario intensif hidrogen (50% atau lebih dari permintaan energi akhir yang dipasok oleh hidrogen) dengan tingkat kebocoran yang tinggi, bahkan hidrogen hijau dapat menyumbang sepersepuluh derajat Celcius pemanasan pada tahun 2050.
Karena dampak pemanasan jangka pendek dan menengah dari hidrogen jauh lebih tinggi daripada yang biasanya diakui, masuk akal jika dampaknya secara eksplisit direfleksikan dan secara aktif diminimalkan untuk mencapai manfaat iklim maksimum dari penggantian bahan bakar fosil dengan hidrogen. Lagipula, jauh lebih mudah untuk meminimalkan kebocoran hidrogen saat merancang sistem dibandingkan dengan retrofit.
Mendapatkan hidrogen dengan benar, sejak awal
Berikut adalah lima hal yang dapat membantu memastikan hasil iklim yang positif:
Melakukan lebih banyak penelitian pada efek pemanasan hidrogen relatif terhadap gas rumah kaca lainnya dan mengembangkan model yang dapat meningkatkan kepercayaan diri dalam dampak penyebaran hidrogen terhadap suhu global pada berbagai tingkat kebocoran.
Mengukur kebocoran secara akuratyang membutuhkan peralatan yang mampu mengukur konsentrasi hidrogen pada tingkat bagian per miliar, sehingga kami dapat mengukur tingkat kebocoran secara sistematis.
Gunakan metrik iklim yang mencerminkan peran yang dapat dimainkan oleh kebocoran hidrogen dalam jangka pendek yang relevan dengan kebijakan, alih-alih hanya mengandalkan penghitungan 100 tahun.
Sertakan kemungkinan kebocoran hidrogen dan dampaknya dalam pengambilan keputusan tentang di mana dan bagaimana menggunakan hidrogen. Penggunaannya harus terkonsentrasi di tempat yang diproduksi dan digunakan dalam jarak yang dekat, dengan kebutuhan transportasi yang terbatas.
Mengidentifikasi langkah-langkah mitigasi kebocoran dan praktik terbaik. Pelajaran yang diperoleh selama dekade terakhir tentang meminimalkan kebocoran gas alam dapat membantu, terlepas dari perbedaan sifat kedua gas ini.
Pengalihan listrik yang dihasilkan secara terbarukan untuk menghasilkan hidrogen ramah lingkungan juga menjadi perhatian. Karena hidrogen tidak terjadi dengan sendirinya, energi yang sangat besar diperlukan untuk mengekstraknya dari air atau molekul lain. Ini berarti lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk menggunakan hidrogen dibandingkan dengan elektrifikasi langsung.
Kita juga harus lebih memahami pertanyaan-pertanyaan iklim dan lingkungan lainnya, termasuk dampak kesehatan pada masyarakat lokal dari emisi NOx dari pembakaran hidrogen dan dampaknya terhadap sumber daya air.
Kita juga tidak boleh lupa untuk mempertimbangkan efisiensi dan keawetan teknologi penangkap karbon yang diperlukan untuk memproduksi hidrogen dari gas alam, dan meminimalkan kebocoran metana. Mencegah emisi ini sangat penting agar hidrogen biru dapat memberikan manfaat iklim yang besar.
Industri ini masih dalam tahap awal. Kami memiliki kesempatan untuk memastikan investasi besar dalam proyek hidrogen di seluruh dunia memberikan manfaat yang dijanjikan oleh para pendukungnya - tetapi hanya jika kami mengambil pendekatan proaktif dan ilmiah dalam hal bagaimana, kapan, dan di mana kami mengadopsinya.
Catatan kaki oleh tim Triton Hydrogen: Tritonex menyediakan solusi 100% yang telah terbukti secara ilmiah untuk mencegah kebocoran hidrogen.