Jak klesající náklady na solární energii obnovily naděje na čistý vodík

Závod Voestalpine H2FUTURE na zelený vodík v Linci v Rakousku. Voestalpine

Svět stále více spoléhá na zelené vodíkové palivo, aby zaplnil některé z kriticky chybějících dílků v puzzle čisté energie.

Klimatický plán amerického prezidentského kandidáta Joea Bidena vyžaduje výzkumný program produkovat čistou formu plynu to je dost levné na to, aby pohánělo elektrárny během deseti let. Stejně tak Japonsko, Jižní Korea, Austrálie, Nový Zéland a Evropská unie mít všechny zveřejněné vodíkové plány které spoléhají na to, že urychlí snižování skleníkových plynů v energetice, dopravě nebo průmyslu. Mezitím roste počet společností po celém světě budují stále větší zelené vodíkové rostliny nebo zkoumání jeho potenciálu vyrábět ocel , vytvořit uhlíkově neutrální letecké palivo nebo poskytnout záložní zdroj energie pro serverové farmy .

Přitažlivost je zřejmá: vodík, nejrozšířenější prvek ve vesmíru, by mohl pohánět naše vozidla, pohánět naše elektrárny a poskytovat způsob, jak ukládat obnovitelnou energii, aniž by odčerpával oxid uhličitý způsobující změnu klimatu nebo jiné znečišťující látky (jeho jediný vedlejší produkt z osobních a nákladních automobilů je voda). Ale zatímco výzkumníci vytrubovali slib vodíkové ekonomiky po desetiletí V poptávce po fosilních palivech jen stěží narušila poptávku a téměř všechna se stále vyrábí procesem znečišťujícím uhlík, který zahrnuje zemní plyn.

Velkolepá vize vodíkové ekonomiky byla zadržena vysokými náklady na vytvoření čisté verze, masivními investicemi do vozidel, strojů a potrubí, které by mohly být nutné k jejímu uvedení do provozu, a pokrokem v konkurenčních alternativách skladování energie, jako jsou baterie.

Co tedy vede k obnovenému zájmu?

Jednak se ekonomika rychle mění. Můžeme vyrábět vodík přímo jednoduchým dělením vody v procesu známém jako elektrolýza, ale je to z velké části neúnosně drahé, protože vyžaduje hodně elektřiny. Vzhledem k tomu, že cena solární a větrné energie nadále rychle klesá, začne se to zdát mnohem schůdnější.

Zároveň s tím, jak stále více národů v nadcházejících desetiletích tvrdě počítá, jak dosáhnout svých cílů v oblasti agresivních emisí, se zelená forma vodíku jeví jako klíčová, říká Joan Ogdenová, ředitelka programu energetické cesty udržitelné dopravy na University of University of Washington. Kalifornie, Davis. Je to flexibilní nástroj, který by mohl pomoci vyčistit řadu sektorů, kde stále nemáme dostupná a připravená řešení, jako např. letectví , Lodní doprava , výroba hnojiv a dlouhodobé skladování energie pro elektrickou síť.

Klesající náklady na obnovitelné zdroje

Prozatím je však čistý vodík ve většině situací příliš drahý. Nedávný dokument zjistil, že elektrolyzéry, které rozdělují vodu, spoléhají na solární energii může běžet šestkrát výše než proces zemního plynu, známý jako parní reformování metanu.

Je jich spousta energetiků kteří tvrdí, že dodatečné náklady a složitost výroby, skladování a používání čisté verze znamenají, že to nikdy skutečně nepřekročí okrajové případy použití.

Dobrou zprávou však je, že elektřina samotná tvoří obrovský podíl nákladů – až 60 % nebo více – a opět, náklady na obnovitelné zdroje rychle klesají. Mezitím náklady na samotné elektrolyzéry se promítají prudce klesat protože výrobci zvyšují výrobu , a vyvíjejí se různé výzkumné skupiny pokročilé verze technologie .

Dokument Nature Energy z počátku minulého roku zjistil, že pokud budou trendy na trhu pokračovat, zelený vodík by mohly být ekonomicky konkurenceschopné v průmyslovém měřítku do deseti let . Podobně Mezinárodní energetická agentura předpokládá, že náklady na čistý vodík klesne do roku 2030 o 30 %. .

Závod Voestalpine H2FUTURE na zelený vodík v Linci v Rakousku.

VOESTALPINE

Zelený vodík už může být téměř cenově dostupný na některých místech, kde období nadměrné výroby obnovitelných zdrojů snižuje náklady na elektřinu téměř na nulu. Ve výzkumné zprávě z minulého měsíce analytici Morgan Stanley napsali, že umístění zelených vodíkových zařízení vedle velkých větrných farem na Středozápadě USA a Texasu by mohlo aby byly náklady na palivo konkurenceschopné do dvou let .

NA červnové studium z americké National Renewable Energy Laboratory zjistili, že může být blíže polovině století, než bude vodík nejdostupnější technologií pro dlouhodobé skladování v síti. Ale protože se měnící se obnovitelné zdroje, jako je solární a větrná energie, stávají dominantním zdrojem elektřiny, energetické společnosti budou muset akumulovat dostatek energie, aby udržely síť spolehlivě fungující nejen na několik hodin, ale i na dny a dokonce týdny v určitých měsících, kdy tyto zdroje ochabují.

Vodík v tomto scénáři září ve srovnání s jinými technologiemi skladování, protože přidání kapacity je relativně levné, říká Joshua Eichman, vedoucí výzkumný inženýr v laboratoři a spoluautor studie. Chcete-li prodloužit dobu, po kterou mohou baterie spolehlivě poskytovat elektřinu, musíte jich naskládat více a více a znásobit tak náklady na každou drahou součást v nich. S vodíkem stačí postavit větší nádrž nebo použít hlubší podzemní jeskyni, říká.

Použití vodíku

Aby vodík plně nahradil paliva produkující uhlík, museli bychom přepracovat naši infrastrukturu, abychom jej mohli distribuovat, skladovat a používat. Museli bychom vyrábět vozidla a lodě s palivovými články, které přeměňují vodík na elektřinu, a také čerpací stanice podél přístavů a ​​silnic. A museli bychom skládat palivové články nebo stavět nebo retrofit elektrárny používat palivo k přímému napájení sítě.

To vše zabere spoustu času a peněz.

Existuje však další scénář, který obchází nebo zdržuje velkou část této generální opravy infrastruktury. Jakmile budete mít vodík, je relativně jednoduché jej zkombinovat s oxidem uhelnatým a vyrobit syntetické verze paliv, která již pohánějí naše auta, nákladní auta, lodě a letadla. Průmyslový proces k tomu je starý století a byl v různých dobách používán národy s omezenou ropou k výrobě paliv z uhlí nebo zemního plynu.

Pilotní závod společnosti Carbon Engineering ve Squamish v Britské Kolumbii.

UHLÍKOVÉ INŽENÝRSTVÍ

Carbon Engineering se sídlem ve Squamish v Britské Kolumbii vyvíjí zařízení, která zachycují oxid uhličitý ze vzduchu. Společnost ho plánuje kombinovat s bezuhlíkovým vodíkem k výrobě syntetických paliv. Myšlenka je, že palivo bude uhlíkově neutrální a nebude emitovat více oxidu uhličitého, než bylo odstraněno nebo vyrobeno v procesu.

V prezentace na konferenci Codex koncem minulého roku , zakladatel Carbon Engineering a profesor Harvardu David Keith uvedl, že klesající ceny solární energie by jim měly umožnit uvést na trh paliva typu vzduch-paliva v polovině roku 2020 za přibližně 1 dolar za litr (kolem 4 dolary za galon) – a že cena bude i nadále klesat. spadnout odtud.

Velkou zprávou je, že by to mohlo být provedeno s komoditním hardwarem, který začne brzy, řekl. Myslím, že brzy po roce 2030 byste se mohli dostat na něco jako milion barelů denně kapacity syntetických uhlovodíků typu vzduch-paliva, a poté už neexistuje žádný zřejmý limit.

Ve skutečnosti tento proces poskytuje způsob, jak přeměnit pomíjivou, kolísavou solární energii na trvale skladovatelná paliva, která mohou naplnit nádrže kteréhokoli z našich strojů. Jedná se o energetickou cestu, jak se … vypořádat s problémem přerušování a vypořádat se s ním způsobem, který vám umožní pokrýt potřeby s vysokou hustotou energie po celém světě; umožňuje létat s letadly přes severní Atlantik, řekl Keith.

skrýt