Vodík počas energetického prechodu stúpa, ale môže byť prepredaný

Čo sme vedeli predtým.

Nasledujúce aspekty vodíka boli preskúmané predtým.

Rystad Energy pred dvoma rokmi predpovedala, že tekutý vodík si nájde miesto na stole v roku 2050, ale bude predstavovať len 7 % celkovej potrebnej čistej energie. Týchto 7 % predstavuje priestor na čisté palivo pre ťažko znižovateľné letectvo, námorné plavidlá a cementársky a oceliarsky priemysel.

Kvapalný vodík má dve veľké výhody: po prvé, energia je obsiahnutá v hustej forme. Po druhé, horí vo vzduchu do vody bez emisií uhlíka.

Vodík je vhodný na výrobu veľkých ropných a plynárenských spoločností, pretože už vedia, ako vyrábať a distribuovať iný plyn – zemný plyn – a majú hlboko do vrecka.

Čo vieme teraz.

DNV vo svojej výročnej správe¹ na konci roku 2022 sa odhaduje, že tekutý vodík pokryje do roku 5 iba 7 % (nie 2050 %) potrieb čistej energie.

Ako napísal Bloomberg Green, existujú dôvody, prečo sa vodík ešte nedostal do hlavného prúdu, ako napríklad vietor a slnko. Jedným z nich sú náklady: zelená výroba elektrolýzou vody je drahá a elektrolýza je neefektívna technológia.

Po druhé, modrý vodík nie je priateľský ku klíme. Aj keď je lacnejší ako zelený vodík, modrý vodík vyžaduje energiu na výrobu a rozklad metánu na vodík plus CO2 a CO2 je potrebné zlikvidovať, zvyčajne pomocou CCS (zachytávanie a ukladanie uhlíka). Oba konce reťazca výroby vodíka znevýhodňujú „čistotu“ v tejto vodíkovej alternatíve.

Po tretie, väčšina strojov a priemyselných odvetví nie je prispôsobená na používanie vodíka. Ide o dodatočné náklady na vybavenie konvenčného auta na spaľovanie vodíka namiesto benzínu alebo na prispôsobenie strojov v priemyselnej dielni na spaľovanie vodíka namiesto zemného plynu.

Vodík sa prirodzene hodí pre ropné a plynárenské spoločnosti, pretože majú rozsiahle skúsenosti so zemným plynom, ale aj preto, že v roku 2022 dosiahli obrovské zisky a môžu si dovoliť riskovať nové podniky.

Pochmúrne predpovede nákladov na vodík.

Nedávny článok poskytuje výňatky z Výhľadu energetickej transformácie DNV¹ 2023. Hlavné body sú:

· Dosiahnutie 5 % celosvetového dopytu po čistej energii do roku 2050 bude stáť viac ako 7 biliónov dolárov na výrobu vrátane nových terminálov na amoniak a potrubí.

· Väčšina vodíka sa použije vo výrobe.

· Vodík a čpavok budú spolu tvoriť asi polovicu celosvetových palív v lodnej doprave, čo je jedna z kategórií, ktoré je ťažké znížiť.

· Viac ako 50 % globálnych plynovodov na vodík bude prepracovaných z plynovodov na zemný plyn.

· Latinská Amerika a Blízky východ a severná Afrika sa stanú vývozcami vodíka alebo čpavku, keďže majú k dispozícii veľké územia pre obnoviteľné energie, ako je veterná a solárna energia, na výrobu vodíka elektrolýzou.

· V Európe budú mať veľké krajiny ako Nemecko, Francúzsko a Španielsko cieľ 2030 – 4 Gw domácej produkcie vodíka do roku 6.5.

· Spojené kráľovstvo so svojou veľkou sieťou plynovodov bude môcť prejsť zo zemného plynu na vodík.

· Plány EÚ zahŕňajú 6 Gw kapacity elektrolyzéra do roku 2024 a až 40 Gw do roku 2030.

Predáva sa vodík?

Je teda vodík prepredávaný? Aj keď vodíkové palivo vyvoláva viac vzrušenia ako slnko alebo vietor, 7 % z celkovej predpovede čistej energie pre vodík v roku 2050 je pomerne malé percento z celkového počtu. Ak k tomu pridáme nadmerné náklady, o ktorých sa predpokladá, že sprístupnia vodík online, je lákavé priznať, že vodík sa predáva ako čisté palivo do roku 2050.

Poďme sa pozrieť na vodíkové aktivity v niekoľkých krajinách, z ktorých niektoré sú zapojené do ropného a plynárenského priemyslu.

Vodíkové plány v Európskej únii (EÚ) verzus USA

Celková globálna produkcia vodíka je v súčasnosti asi 90 miliónov ton ročne. IEA (Medzinárodná energetická agentúra) predpovedá, že do roku 180 sa bude musieť zvýšiť na 2030 miliónov ton ročne, aby sa do roku 2050 dosiahli nulové čisté emisie uhlíka.

Takmer celých asi 10 miliónov ton vodíka ročne vyprodukovaného teraz v USA používa priemysel na rafináciu ropy, úpravu kovov, výrobu hnojív a spracovanie potravín.

Ale väčšina dnešnej produkcie, 99%, je modrý vodík, ktorý nie je bez uhlíka, ako bolo opísané vyššie. Zelený vodík sa vyrába elektrolýzou vody a je z veľkej časti bez uhlíka, ak je poháňaný obnoviteľnou elektrinou.

EÚ sa rýchlo prispôsobila elektrolýze zeleného vodíka, väčšinou bez obsahu uhlíka. EÚ však pomaly reagovala na masívne investície do vodíka, ktoré poskytuje americký zákon o znižovaní inflácie (IRA), ktorý smeruje ohromných 369 miliárd dolárov na programy zelenej energie.

Celosvetovo sa v článku uvádza, že len 1 % plánovaných vodíkových projektov v objeme 1 Tw (Terrawatt) sa začalo stavať. Približne štvrtina z toho, 269 Gw (gigawattov) bude online do roku 2030. Rast bude cítiť ako revolúcia, keďže dnešná produkcia vodíka je len 0.45 Gw.

Predpovedá tiež, že náklady na zelený vodík klesnú z dnešných 6 – 8 eur/kg pod 3 eurá/kg do roku 2050.

Vodíkové uzly v USA

Okrem zvyčajných výhod koncentrácie infraštruktúry má koncepcia vodíkových uzlov kompenzovať nebezpečenstvo a náklady spojené s prepravou vodíka, ktorý je vysoko horľavý, na veľké vzdialenosti.

Kongres USA pridelil 8 miliárd dolárov zo zákona o infraštruktúre z roku 2021 pre DOE (Department of Energy) na podporu najmenej štyroch demonštračných projektov zahŕňajúcich výrobcov vodíka, koncových používateľov a infraštruktúru, ktorá ich spája. DOE už financovala ohromujúcich 400 projektov v oblasti vodíka od univerzít, národných laboratórií a priemyslu a nové centrá sa budú opierať o tieto informácie.

Žiadosti o úplné financovanie boli splatné v apríli 2023. Prihlásili sa štyri súkromné ​​aliancie, ako aj mnohé štátne vlády spojené s priemyslom a niektoré spojené s inými štátmi. Počiatočné financovanie DOE nemá presiahnuť 1.25 miliardy dolárov na hub, čo je obrovské množstvo peňazí. Očakávajú, že vyberú 6-10 regionálnych uzlov s kombinovaným financovaním 6-7 miliárd USD.

Jeden rozbočovač sa nazýva HyVelocity Hub sústredené pozdĺž pobrežia Mexického zálivu USA a organizované spoločnosťou Chevron
CVX
a niekoľko súkromných partnerov spoločnosti vrátane ExxonMobil
XOM
a Mitsubishi. Využívali by sieť 48 centier na výrobu vodíka (najväčšie na svete) plus 1,000 XNUMX míľ vyhradených vodíkových potrubí pozdĺž pobrežia Louisiany a Texasu.

Jedným z cieľov je vyriešiť výzvu DOE, nazývanú Hydrogen Shot, vyrobiť 1 kg vodíka a zároveň vypustiť menej ako 2 kg oxidu uhličitého. Ďalším cieľom je znížiť cenu vodíka o 80 % – na 1 USD/kg do 10 rokov.

Programy, ako sú vyššie uvedené, upútali pozornosť priemyslu v celom USA Daňové kredity, ktoré ponúka IRA, by mohli vygenerovať 100 miliárd dolárov na výrobu čistého vodíka – navyše k 8 miliardám dolárov, ktoré si Kongres pridelil na základe zákona o infraštruktúre.

Ďalšie vodíkové uzly, ktoré treba sledovať, veľmi stručne zhrnula agentúra Reuters Events². Ich zoznam obsahuje:

Rozbočovač čistého vodíka Trans Permian a Horizons: má silnú väzbu na ropu a plyn v západnom Texase.

HyBuild Los Angeles

Projekt HyGrid

Vodíkový rozbočovač HALO: Štáty Arkansas, Louisiana a Oklahoma majú dlhú históriu výroby a prepravy kvapalín ropy a zemného plynu.

Rozšírené centrum skladovania čistej energie

Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

Juhovýchodný vodíkový uzol

Väčšina týchto projektov zahŕňa energetické spoločnosti alebo neziskové projekty sponzorované mestom alebo štátom a mnohé z nich majú podporu univerzít.

Výzva DOE na predkladanie projektov obdržala 79 žiadostí², ale len 33 z nich bolo pozvaných, aby prešli na formálne prihlášky do apríla 2023. Konečný výber menej ako 10 uzlov bude v druhej polovici roku 2023.

Je jasné, že zainteresované strany v celej krajine zachytili víziu vodíka. USA sa zaviazali k vodíkovej budúcnosti a chcú viesť svet v tomto prechode.

V budúcom článku popíšeme aktivity jednotlivých ropných a plynárenských spoločností pri výrobe vodíka.

Takeaways

Vízia vodíka je ambiciózna – pretože sa ťažko vyrába, je nebezpečný na skladovanie a prepravu a je drahý.

Nízkouhlíková verzia vodíka sa nazýva zelený vodík, čo je drahé, pretože je to neefektívny proces založený na elektrolýze vody. V podstate všetka súčasná výroba vodíka je modrý vodík, ale tento má na začiatku a na konci výrobného procesu nevýhody s vysokým obsahom uhlíka.

Ale vodík nie je strieborná guľka. Vodíkový priemysel si môže do roku 5 ukrojiť veľké sústo z 7 – 2050 % ťažko znižiteľných emisií svetovej energie, no najväčšia časť celkových emisií stále zostáva: 93 – 95 %.

Referencie.

1. DNV, Výhľad energetickej transformácie na rok 2022, Október 13, 2022.

2. Udalosti agentúry Reuters: Vodíkové štáty Ameriky, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5. apríla 2023.pd