Wie sinkende Solarkosten die Hoffnungen auf sauberen Wasserstoff erneuert haben.
Während die Nationen hart rechnen, wie sie ihre Klimaziele erreichen können, erscheint grüner Wasserstoff zunehmend als wesentlich.
Die Welt setzt zunehmend auf grünen Wasserstoff, um einige der kritischen fehlenden Teile des Puzzles für saubere Energie zu füllen.
Der Klimaschutzplan des US-Präsidentschaftskandidaten Joe Biden sieht ein Forschungsprogramm zur Herstellung einer sauberen Form des Gases vor , das billig genug ist, um Kraftwerke innerhalb eines Jahrzehnts zu befeuern. Ebenso haben Japan, Südkorea, Australien, Neuseeland und die Europäische Union Wasserstoff-Roadmaps veröffentlicht , die darauf beruhen, um die Reduzierung von Treibhausgasen in den Sektoren Strom, Verkehr oder Industrie zu beschleunigen. Inzwischen eine wachsende Zahl von Unternehmen auf der ganzen Welt baut immer größere grüne Wasserstoffanlagen oder sein Potenzial zu erforschen zu produzieren Stahl , schaffen klimaneutrale Flugbenzin , oder bietet eine Quelle Backup - Power - Farmen für Server .
Die Anziehungskraft liegt auf der Hand: Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum, könnte unsere Fahrzeuge befeuern, unsere Elektrizitätswerke antreiben und eine Möglichkeit bieten, erneuerbare Energie zu speichern, ohne das Kohlendioxid abzupumpen, das den Klimawandel oder andere Schadstoffe (sein einziges Nebenprodukt aus) antreibt Autos und Lastwagen ist Wasser). Während Forscher seit Jahrzehnten das Versprechen einer „Wasserstoffwirtschaft“ trompeten , hat dies die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen kaum beeinträchtigt, und fast alles wird immer noch durch einen kohlenstoffbelastenden Prozess mit Erdgas erzeugt.
Die große Vision der Wasserstoffwirtschaft wurde durch die hohen Kosten für die Schaffung einer sauberen Version, die massiven Investitionen in Fahrzeuge, Maschinen und Rohre, die für deren Nutzung erforderlich sein könnten, und die Fortschritte bei konkurrierenden Energiespeicheralternativen wie Batterien gebremst.
Was treibt das erneute Interesse an?
Zum einen verändert sich die Wirtschaft rasant. Wir können Wasserstoff direkt durch einfaches Aufspalten von Wasser in einem als Elektrolyse bekannten Verfahren erzeugen, aber es war zum großen Teil unerschwinglich teuer, weil es viel Strom benötigt. Da der Preis für Solar- und Windkraft jedoch weiterhin rapide sinkt, wird dies weitaus praktikabler.
Gleichzeitig scheint eine grüne Form von Wasserstoff zunehmend von entscheidender Bedeutung zu sein, da immer mehr Nationen in den kommenden Jahrzehnten hart daran arbeiten, ihre aggressiven Emissionsziele zu erreichen, sagt Joan Ogden, Direktorin des Programms für nachhaltige Verkehrsenergiepfade an der Universität von Kalifornien, Davis. Es ist ein flexibles Tool, das dazu beitragen könnte, eine Reihe von Sektoren zu bereinigen, in denen wir noch keine erschwinglichen und fertigen Lösungen haben, wie Luftfahrt , Schifffahrt , Düngemittelproduktion und langfristige Energiespeicherung für das Stromnetz.
Sinkende Kosten für erneuerbare Energien Derzeit ist sauberer Wasserstoff in den meisten Situationen jedoch viel zu teuer. In einem kürzlich erschienenen Artikel wurde festgestellt, dass die Verwendung von Solarenergie für den Betrieb der Elektrolyseure, die Wasser spalten, sechsmal höher sein kann als der Erdgasprozess, der als Dampfmethanreformierung bezeichnet wird.
Es gibt viele Energieexperten, die behaupten, dass die zusätzlichen Kosten und die Komplexität der Herstellung, Lagerung und Verwendung einer sauberen Version dazu führen werden, dass sie sich nie wirklich über marginale Anwendungsfälle hinaus entwickeln wird.
Die gute Nachricht ist jedoch, dass Strom selbst einen großen Teil der Kosten ausmacht - über 60% oder mehr - und die Kosten für erneuerbare Energien wiederum schnell sinken. In der Zwischenzeit werden die Kosten für Elektrolyseure selbst voraussichtlich stark sinken, da die Hersteller die Produktion vergrößern und verschiedene Forschungsgruppen fortschrittliche Versionen der Technologie entwickeln .
Ein Nature Energy-Papier Anfang letzten Jahres stellte fest, dass grüner Wasserstoff, wenn sich die Markttrends fortsetzen, innerhalb eines Jahrzehnts im industriellen Maßstab wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein könnte . In ähnlicher Weise geht die Internationale Energieagentur davon aus, dass die Kosten für sauberen Wasserstoff bis 2030 um 30% sinken werden .
Grüner Wasserstoff kann an einigen Orten bereits nahezu erschwinglich sein, an denen Perioden übermäßiger erneuerbarer Energieerzeugung die Stromkosten auf nahezu Null senken. In einem Research Note im letzten Monat schrieben Analysten von Morgan Stanley, dass die Lokalisierung von Anlagen für grünen Wasserstoff neben großen Windparks im Mittleren Westen der USA und in Texas die Kraftstoffkosten innerhalb von zwei Jahren wettbewerbsfähig machen könnte .
Eine Juni-Studie des US National Renewable Energy Laboratory ergab, dass es möglicherweise näher an der Mitte des Jahrhunderts liegt, bevor Wasserstoff die kostengünstigste Technologie für die Langzeitspeicherung im Netz ist. Da schwankende erneuerbare Energien wie Sonne und Wind die dominierende Stromquelle werden, müssen die Energieversorger genügend Energie speichern, um das Netz nicht nur für einige Stunden, sondern für Tage und sogar Wochen in bestimmten Monaten, in denen diese Ressourcen nachlassen, zuverlässig zu betreiben.
Wasserstoff glänzt in diesem Szenario im Vergleich zu anderen Speichertechnologien, da das Hinzufügen von Kapazität relativ billig ist, sagt Joshua Eichman, leitender Forschungsingenieur im Labor und Mitautor der Studie. Um die Zeitspanne zu verlängern, in der Batterien zuverlässig Strom liefern können, müssen Sie immer mehr davon stapeln und die Kosten für jede teure Komponente in ihnen multiplizieren. Mit Wasserstoff muss man nur einen größeren Tank bauen oder eine tiefere unterirdische Höhle benutzen, sagt er.
Wasserstoff nutzen Damit Wasserstoff kohlenstoffemittierende Kraftstoffe vollständig ersetzen kann, müssten wir unsere Infrastruktur überarbeiten, um ihn zu verteilen, zu speichern und zu nutzen. Wir müssten Fahrzeuge und Schiffe mit Brennstoffzellen produzieren, die Wasserstoff in Elektrizität umwandeln, sowie Tankstellen entlang von Häfen und Straßen. Und wir müssten Brennstoffzellen stapeln oder Kraftwerke bauen oder nachrüsten , um den Brennstoff für die direkte Stromversorgung des Netzes zu verwenden.
All dies wird viel Zeit und Geld kosten.
Es gibt jedoch ein anderes Szenario, das einen Großteil dieser Infrastrukturüberholung umgeht oder verzögert. Sobald Sie Wasserstoff haben, ist es relativ einfach, ihn mit Kohlenmonoxid zu kombinieren, um synthetische Versionen der Kraftstoffe herzustellen, die bereits unsere Autos, Lastwagen, Schiffe und Flugzeuge antreiben. Das industrielle Verfahren dafür ist ein Jahrhundert alt und wurde zu verschiedenen Zeiten von Erdölnationen zur Herstellung von Brennstoffen aus Kohle oder Erdgas verwendet.
Carbon Engineering mit Sitz in Squamish, British Columbia, entwickelt Anlagen, die Kohlendioxid aus der Luft abfangen. Das Unternehmen plant, es mit kohlenstofffreiem Wasserstoff zu synthetischen Kraftstoffen zu kombinieren. Die Idee ist, dass der Kraftstoff klimaneutral ist und nicht mehr Kohlendioxid emittiert, als dabei entfernt oder erzeugt wurde.
In einer Präsentation auf einer Codex-Konferenz Ende letzten Jahres sagte der Gründer von Carbon Engineering und Harvard-Professor David Keith, dass sinkende Solarpreise es ihnen ermöglichen sollten, „Luft zu Kraftstoffen“ für etwa 1 USD pro Liter (ca. 4 USD pro Gallone) auf den Markt zu bringen Mitte der 2020er Jahre - und dass der Preis von dort weiter fallen wird.
"Die große Neuigkeit hier ist, dass dies ab sofort mit Standardhardware möglich sein könnte", sagte er. "Ich denke, kurz nach 2030 könnte man ungefähr eine Million Barrel synthetischer Kohlenwasserstoffkapazität von Luft zu Kraftstoff pro Tag erreichen, und danach gibt es keine offensichtliche Skalierungsgrenze mehr."
Tatsächlich bietet der Prozess eine Möglichkeit, flüchtige, schwankende Sonnenenergie in dauerhaft speicherbare Brennstoffe umzuwandeln, die die Tanks jeder unserer Maschinen füllen können. „Hier geht es um einen Energiepfad, um… das Intermittenzproblem zu lösen und es so zu behandeln, dass Sie den Bedarf an hoher Energiedichte auf der ganzen Welt decken können. ermöglicht es Ihnen, Flugzeuge über den Nordatlantik zu fliegen “, sagte Keith.
https://www.technologyreview.com/2020/08/07/...witter_impression=true
|