211service.com
Dėl pigių atsinaujinančių šaltinių žalias vandenilis gali tapti praktiniu iškastinio kuro pakaitalu
Vandenilis, pagamintas naudojant elektros energiją, pagamintą iš vėjo ar saulės energijos, galėtų būti švarus ir anglies atžvilgiu neutralus energijos šaltinis. Europa pirmauja.
Franziska Barczyk
2021 m. vasario 24 d10 Proveržio technologijų 2021 m.: žalias vandenilis
Kodėl tai svarbu:Žaliasis vandenilis gali pakeisti gamtines dujas, dyzeliną ir benziną, naudojamą laivuose, sunkvežimiuose, autobusuose ir automobiliuose.
Pagrindiniai žaidėjai:•ThyssenKrupp
• Gaukite H2 Nucleus Nowega
• Vandenilyje
• Siemens
Prieinamumas:Dabar
Vandenilis yra patrauklus kuras. Kilogramas vandenilio turi maždaug tris kartus daugiau energijos nei panašus kiekis dyzelino ar benzino. Jei jis gali būti pagamintas švariai ir pigiai, tai gali būti raktas norint išvalyti daugybę sudėtingų gyvybiškai svarbių sektorių.
Šiandien dauguma gaminamo vandenilio gaminami sujungiant gamtines dujas su garais aukštoje temperatūroje. Tai daug energijos reikalaujantis procesas, kurio metu išskiriamas didelis anglies dioksido kiekis – pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, skatinančios klimato kaitą. Tačiau mažas ir didėjantis procentas gaunamas padalijant vandenį į sudedamąsias dalis, sujungiant jį su elektra, o šis procesas žinomas kaip elektrolizė. Tai taip pat sunaudoja daug energijos, tačiau jei elektra gaunama iš atsinaujinančių šaltinių, pvz., vėjo ar saulės energijos, ji išskiria minimalias kenksmingas emisijas.
Ši istorija buvo mūsų 2021 m. kovo mėnesio numerio dalis
- Žr. likusią numerio dalį
- Prenumeruoti
Šį vadinamąjį žaliąjį vandenilį šiandien gaminti yra maždaug tris kartus brangiau nei iš gamtinių dujų gautą vandenilį (kuris daugiausia yra metanas, kurio molekules sudaro vienas anglies atomas, sujungtas su keturiais vandenilio atomais). Tačiau tai yra pusė to, kiek kainavo prieš 10 metų. Kadangi vėjo ir saulės energijos kaina ir toliau mažėja, o ekologiško vandenilio gamybos srityje atsiranda masto ekonomija, ji gali būti daug pigesnė. Jei taip atsitiks, žalias vandenilis gali tapti pagrindiniu dekarbonizuotos ateities kuru. Lygiagrečiai tobulėjant anglies surinkimo technologijoms, vandenilis gali būti išgaunamas iš gamtinių dujų, į atmosferą neišleidžiant tiek anglies dioksido.
Vandenilis vertingas iš dalies dėl savo universalumo. Jis gali būti sudegintas kaip iškastinio kuro, pvz., anglies, naftos ir gamtinių dujų, pakaitalas. Visi šie degalai degdami išskiria anglies dioksidą, o deginant gryną vandenilį turbinoje susidaro tik vandens garai. Tačiau jis taip pat katalizuoja kenksmingų azoto oksidų gamybą dėl aukštos temperatūros. Kitas vandenilio naudojimo būdas yra kuro elementai, kuriuose vandenilis sujungiamas su deguonimi, kad būtų sukurtas vanduo ir elektra – elektrolizės atvirkštinė pusė – nesukuriant azoto oksidų.
Susijusi istorija
Kaip mažėjančios saulės energijos kainos atnaujino švaraus vandenilio viltis Tautams sunkiai skaičiuojant, kaip pasiekti savo klimato tikslus, žalias vandenilis tampa vis svarbesnis.Vandenilis gali varyti transporto priemones, įskaitant automobilius, autobusus, traukinius ir orlaivius, naudojant kuro elementus arba tiesiogiai jį deginant. Deginant vandenilį taip pat galima tiekti šilumą be anglies, kad būtų galima naudoti plieno gamyklose, cemento gamyklose ir kitose pramonės šakose. O žalias vandenilis gali pakeisti vandenilį, kuris jau naudojamas kaip žaliava visur – nuo naftos perdirbimo gamyklų iki trąšų gamyklų, taip sumažinant jų išmetamą anglies dioksido kiekį. Kai kuriose pramonės vietose, pavyzdžiui, plieno gamyklose ir chemijos gamyklose, gaminamas deguonis taip pat gali būti naudojamas kaip šalutinis produktas.
Nepriklausomai nuo to, kaip jis pagamintas, saugiai ir nebrangiai laikyti ir transportuoti vandenilį išlieka sudėtinga, ypač kai kuriose perspektyviose srityse, pavyzdžiui, aviacija. Štai kodėl kita galimybė yra sujungti vandenilį su anglimi, kuri gali būti paimta iš atmosferos oro surinkimo procese arba iš dūmų kaminų, kad būtų gaminamas skystas sintetinis angliavandenilių kuras, kurį lengviau apdoroti nei vandenilį. Šie skystieji degalai gali būti švaresnis, panašus į benziną ar dyzeliną.
Vandenilis taip pat gali būti naudojamas energijai iš atsinaujinančių energijos šaltinių kaupti, kuri vėliau gali būti paversta atgal į elektros energiją ir tiekiama į tinklą, jei vėjas nurimsta, užplūsta debesys arba padidėtų paklausa.
Turint tiek daug galimų naudojimo būdų, Tarptautinė energetikos agentūra (IEA) prognozuoja, kad iki 2050 m. vandenilis galėtų patenkinti daugiau nei 10 % pasaulinio energijos poreikio ir per metus pagaminti daugiau nei 11 milijonų gigavatvalandžių energijos. Tam reikės daugiau nei 4 trilijonų USD infrastruktūros vandenilio gamybai, saugojimui ir transportavimui.
Vien tik Europa iki 2030 m. siekia 40 gigavatų elektrolizės pajėgumų. (Tai sudarytų maždaug 2 % TEA 2050 m. prognozės.) Nuo [2020 m.] pradžios kyla cunamio banga. Neįtikėtina daugybė didelių ir tikroviškų projektų, sako Christophas Noeresas, vadovaujantis žaliojo vandenilio verslui Uhde Chlorine Engineers, Vokietijos konglomerato ThyssenKrupp dukterinei įmonei.
Koks žalias buvo mano slėnis
Vandenilio slėniai Visoje Europoje formuojasi regioniniai projektai, kuriuose elektrolizės gamyklos gali būti naudojamos įvairiems pramonės tikslams. Netoli Hamburgo šiaurės Vokietijoje, ThyssenKrupp priklauso 89 milijonų eurų (107 milijonų JAV dolerių) žaliojo vandenilio konsorciumui, remiamam 30 milijonų eurų Vokietijos vyriausybės dotacijos. Planuojamas projektas apima naftos perdirbimo gamyklą, cemento gamyklą, elektros generatorius ir vėjo jėgainių parką jūroje.
Iš pradžių žalias vandenilis pakeis dalį pilkojo vandenilio, kaip kartais vadinamas iš gamtinių dujų gautas vandenilis, naudojamo naftos perdirbimo gamykloje. Tuomet vokiečių grupė planuoja reaguoti vandenilį su anglies dioksidu, gautu iš cemento gamyklos, kad pagamintų metanolį – cheminę žaliavą ir sintetinį reaktyvinį kurą.
Maždaug 240 kilometrų (150 mylių) į pietvakarius kitas žaliojo vandenilio konsorciumas pertvarkys uždarytus dujotiekius vandenilio dujoms tiekti. Konsorciumas planuoja pastatyti 100 megavatų galios elektrolizatorių. Iš ten ji tikisi tiekti vandenilį per 130 kilometrų tinklą pramoniniame Rūro regione.
Dviejų tipų elektrolizatoriai gamina daugiausia žalio vandenilio. Šarminiai elektrolizatoriai panardina elektrodus į vandenį, legiruotą šarmu arba kaliu; PEM elektrolizatoriuose naudojama kieta membrana, per kurią gali tekėti vandenilio branduoliai.
Jei šis dujotiekio pertvarkymas veiks, prie senų vamzdžių prijungti elektrolizatoriai galiausiai galėtų tiekti žaliąjį vandenilį beveik visoms pagrindinėms Vokietijos pramonės šakoms. Tai sumažins spaudimą perpildytam Vokietijos elektros tinklui ir taip pat suteiks paruoštą atsarginės energijos tiekimą tamsiu, nešvariu laikotarpiu.
2021 m10 proveržio technologijų
Kiti dideli projektai pradedami Nyderlanduose, Italijoje, Ispanijoje, Prancūzijoje, Didžiojoje Britanijoje, Kanadoje, Australijoje, Japonijoje ir Kinijoje. Iš pradžių šių projektų gaminamas vandenilis bus brangus. Tačiau konsultacinė bendrovė „McKinsey“ apskaičiavo, kad iki 2030 m. žalias vandenilis bus toks pat pigus kaip pilkasis vandenilis dėl pigesnės elektrolizės ir atsinaujinančios elektros energijos gamybos bei didėjančių anglies dioksido sąnaudų.
Saulė šviečia ryškiai
Jei vandenilis turi išnaudoti savo potencialą, viešoji politika bus labai svarbi. Pirmiausia, reguliuotojai ar įstatymų leidėjai turės nustatyti politiką, kad esamuose gamtinių dujų vamzdynuose būtų galima tiekti vandenilį (vadinamą maišymu) ir įpareigoti sumažinti anglies dvideginio išmetimą, kad padidėtų vandenilio paklausa.
Dalis to jau vyksta. Vokietija praėjusių metų pabaigoje padarė svarbų pakeitimą, atleisdamas žaliojo vandenilio gamintojus nuo tam tikrų papildomų mokesčių už elektrą. Tai iš tikrųjų buvo vyriausybės pripažinimas, kad žalias vandenilis yra atsinaujinančios vėjo ir saulės energijos išplėtimas. Kiti Vokietijoje ir visoje Europoje svarstomi reglamentai reikalauja sumažinti anglies dioksido kiekį naftos perdirbimo gamyklose ir plieno gamyklose bei kitose sunkiosios pramonės įmonėse pagal Europos Komisijos Atsinaujinančios energijos direktyvą.
Jackas Brouweris, Kalifornijos universiteto Irvine pažangios galios ir energijos programos asocijuotas direktorius, teigia, kad reikia panašios politikos, kad būtų sukurtas žalias vandenilis JAV, tačiau diskusijos dar tik neprasidėjo.
Nors Europos vyriausybės įpareigoja gamtinių dujų vamzdynus priimti žaliąjį vandenilį – Nyderlanduose net 12 % tūrio – JAV dujų operatoriai dažnai prieštarauja maišymui.
Brouwer teigimu, vandenilio maišymo blokavimas yra rimta kliūtis. Kalifornija jau turi taisyklę, įpareigojančią, kad trečdalis kuro elementų transporto priemonių degalinėse pumpuojamo vandenilio būtų iš atsinaujinančių šaltinių. Tačiau šiuo metu sunku gauti žalią vandenilį. Brouwer teigia, kad jei gamintojai galėtų naudoti esamus gamtinių dujų vamzdynus kaip paskirstymo tinklą, jie galėtų pelningai pastatyti daugiau elektrolizatorių atokiose vietovėse, kuriose ypač vėjuota ar saulėta.
Taip pat dar reikia įveikti daugybę techninių kliūčių. Vėjo ir saulės energijos mastas, reikalingas pasauliniam elektrolizės įrenginių tinklui valdyti, yra didžiulis. Brouwer pateikia bylą kad tvari ateitis tiesiog neįmanoma labai nepasikliaujant vandeniliu. Jis tiesiog gali būti teisus.