Vodik narašča v energetskem prehodu, vendar je lahko preprodan

Kar smo vedeli prej.

Naslednji vidiki vodika so bili že raziskani.

Rystad Energy je pred dvema letoma napovedal, da bo tekoči vodik našel mesto na mizi leta 2050, vendar bo predstavljal le 7 % celotne potrebne čiste energije. Teh 7 % je niša čistega goriva za letalstvo, ki ga je težko zmanjšati, čezoceanska plovila ter industrijo cementa in jekla.

Tekoči vodik ima dve veliki prednosti: ena je, da je energija shranjena v gosti obliki. Drugič, gori v zraku v vodo brez emisij ogljika.

Vodik je zelo primeren za proizvodnjo velikih naftnih in plinskih podjetij, ker že vedo, kako proizvajati in distribuirati drug plin – zemeljski plin – in imajo globoke žepe.

Kar vemo zdaj.

DNV v svojem letnem poročilu¹ konec leta 2022 ocenil, da bo tekoči vodik do leta 5 zapolnil le 7 % (ne 2050 %) potreb po čisti energiji.

Kot so zapisali pri Bloomberg Greenu, obstajajo razlogi, zakaj vodik še ni postal priljubljen, kot sta veter in sonce. Prvi je strošek: zelena proizvodnja z elektrolizo vode je draga in elektroliza je neučinkovita tehnologija.

Drugič, modri vodik ni podnebju prijazen. Čeprav je cenejši od zelenega vodika, modri vodik potrebuje energijo za proizvodnjo in razgradnjo metana v vodik in CO2, CO2 pa je treba odstraniti, običajno s CCS (zajem in shranjevanje ogljika). Oba konca proizvodne verige vodika onemogočata »čisto« v tej vodikovi alternativi.

Tretjič, večina strojev in industrij ni prilagojenih za uporabo vodika. Priprava običajnega avtomobila za zgorevanje vodika namesto bencina ali prilagoditev strojev v industrijski trgovini za zgorevanje vodika namesto zemeljskega plina je dodaten strošek.

Vodik je naravno primeren za naftna in plinska podjetja zaradi njihovih bogatih izkušenj z zemeljskim plinom, pa tudi zato, ker so leta 2022 ustvarili ogromne dobičke in si lahko privoščijo tveganje pri novih podvigih.

Mračne napovedi stroškov za vodik.

Nedavni članek ponuja izvlečke iz napovedi energetskega prehoda DNV¹ 2023. Glavne točke so:

· Za doseganje 5 % svetovnega povpraševanja po čisti energiji do leta 2050 bo proizvodnja stala več kot 7 bilijonov dolarjev, vključno z novimi terminali za amoniak in cevovodi.

· Večina vodika bo uporabljena v proizvodnji.

· Vodik in amoniak bosta skupaj predstavljala približno polovico svetovnih goriv za ladijski promet, kar je ena izmed kategorij, ki jih je težko zmanjšati.

· Več kot 50 % svetovnih cevovodov za vodik bo spremenjenih iz cevovodov za zemeljski plin.

· Latinska Amerika, Bližnji vzhod in Severna Afrika bodo postale izvoznice vodika ali amoniaka, saj imajo na voljo velika ozemlja za obnovljive vire energije, kot sta veter in sonce, za pridobivanje vodika z elektrolizo.

· V Evropi bodo imele velike države, kot so Nemčija, Francija in Španija, leta 2030 cilje 4–6.5 Gw domače proizvodnje vodika.

· Združeno kraljestvo s svojim velikim omrežjem plinovodov bo lahko prešlo z zemeljskega plina na vodik.

· Načrti EU vključujejo 6 GW zmogljivosti elektrolizatorja do leta 2024, ki bi do leta 40 dosegla 2030 GW.

Je vodik preprodan?

Torej je vodik preprodan? Čeprav vodikovo gorivo povzroča več navdušenja kot sončna energija ali veter, je 7 % skupne napovedi čiste energije za vodik leta 2050 precej majhen odstotek skupnega zneska. Če k temu dodamo pretirane stroške, predvidene za uvedbo vodika na spletu, je skušnjava priznati, da se vodik preveč prodaja kot izjemno čisto gorivo za leto 2050.

Oglejmo si vodikove dejavnosti v nekaj državah, od katerih sta v nekaterih vključeni naftna in plinska industrija.

Vodikovi načrti v Evropski uniji (EU) v primerjavi z ZDA

Skupna svetovna proizvodnja vodika je zdaj približno 90 milijonov ton na leto. IEA (Mednarodna agencija za energijo) napoveduje, da se bo to moralo do leta 180 povečati na 2030 milijonov ton na leto, da bi do leta 2050 dosegli neto ničelne emisije ogljika.

Skoraj vseh približno 10 milijonov ton vodika na leto, proizvedenega zdaj v ZDA, industrija porabi za rafiniranje nafte, obdelavo kovin, proizvodnjo gnojil in predelavo hrane.

Toda večina današnje proizvodnje, 99 %, je modri vodik, ki ni brez ogljika, kot je opisano prej. Zeleni vodik se proizvaja z elektrolizo vode in je večinoma brez ogljika, če ga poganja obnovljiva elektrika.

EU se je hitro prilagodila elektrolizi zelenega vodika, ki večinoma ne vsebuje ogljika. Toda EU se je počasi odzvala na ogromne naložbe v vodik, ki jih zagotavlja ameriški zakon o zmanjševanju inflacije (IRA), ki usmerja ogromnih 369 milijard dolarjev v programe zelene energije.

Članek pravi, da se je na svetovni ravni začel graditi le 1 % načrtovanih vodikovih projektov, ki znašajo 1 Tw (Terrawatt). Približno četrtina tega, 269 Gw (gigavatov), ​​bo na spletu do leta 2030. Rast se bo zdela kot revolucija, saj današnja proizvodnja vodika znaša le 0.45 Gw.

Prav tako napoveduje, da bodo stroški zelenega vodika do leta 6 padli z današnjih 8-3 evrov/kg na manj kot 2050 evre/kg.

Vodikova vozlišča v ZDA

Poleg običajnih prednosti koncentracije infrastrukture je koncept vodikovih vozlišč izravnati nevarnost in stroške, ki nastanejo pri transportu vodika, ki je zelo vnetljiv, na velike razdalje.

Ameriški kongres je dodelil 8 milijard dolarjev iz Zakona o infrastrukturi iz leta 2021 za DOE (Ministrstvo za energijo) za podporo vsaj štirim predstavitvenim projektom, ki vključujejo proizvajalce vodika, končne uporabnike in infrastrukturo, ki jih povezuje. Ministrstvo za energijo je že financiralo osupljivih 400 projektov na področju vodika s strani univerz, nacionalnih laboratorijev in industrije, nova vozlišča pa se bodo opirala na te informacije.

Rok za vloge za polno financiranje je bil aprila 2023. Prijavila so se štiri zasebna združenja, pa tudi številne državne vlade, povezane z industrijo, in nekatere povezane z drugimi državami. Začetno financiranje DOE ne sme preseči 1.25 milijarde USD na vozlišče, kar je ogromen znesek denarja. Pričakujejo, da bodo izbrali 6-10 regionalnih središč s skupnim financiranjem v višini 6-7 milijard USD.

Eno vozlišče se imenuje HyVelocity Hub s središčem ob obali ameriškega zaliva, organizira pa ga Chevron
CLC
in več zasebnih partnerskih podjetij, vključno z ExxonMobilom
Xom
in Mitsubishi. Izkoristili bi mrežo 48 centrov za proizvodnjo vodika (največjih na svetu) in 1,000 milj namenskih cevovodov za vodik vzdolž obal Louisiane in Teksasa.

Eden od ciljev je rešiti izziv DOE, imenovan Hydrogen Shot, pri izdelavi 1 kg vodika ob izpustu manj kot 2 kg ogljikovega dioksida. Drugi cilj je znižati stroške vodika za 80 % – na 1 USD/kg v 10 letih.

Programi, kot je zgornji, so pritegnili pozornost industrije v ZDA. Davčne olajšave, ki jih ponuja IRA, bi lahko ustvarile 100 milijard dolarjev čiste proizvodnje vodika – poleg 8 milijard dolarjev, ki jih je kongres dodelil iz zakona o infrastrukturi.

Reuters Events je zelo na kratko povzel druga vodikova vozlišča, ki jih je treba opazovati². Njihov seznam vključuje:

Transpermsko in Horizons Clean Hydrogen Hub: ima močno povezavo z nafto in plinom v zahodnem Teksasu.

HyBuild Los Angeles

Projekt HyGrid

HALO Hydrogen Hub: Zvezne države Arkansas, Louisiana in Oklahoma imajo dolgo zgodovino proizvodnje in transporta nafte in plina.

Napredno središče za shranjevanje čiste energije

Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

Jugovzhodno vodikovo središče

Večina teh projektov vključuje energetske službe ali neprofitne projekte, ki jih sponzorira mesto ali država, mnogi pa imajo vgrajeno podporo univerz.

Na razpis DOE za projekte je prispelo 79 prijav², vendar je bilo le 33 od teh povabljenih, da se premaknejo k uradnim prijavam do aprila 2023. Končni izbor manj kot 10 vozlišč bo v drugi polovici leta 2023.

Jasno je, da so deležniki po vsej državi ujeli vizijo vodika. ZDA so se zavezale vodikovi prihodnosti in želijo voditi svet v tem prehodu.

V prihodnjem članku bomo opisali dejavnosti posameznih naftnih in plinskih podjetij na področju proizvodnje vodika.

Takeaways

Vizija vodika je ambiciozna – ker ga je težko proizvesti, nevarno za shranjevanje in transport ter drago.

Nizkoogljična različica vodika se imenuje zeleni vodik, ki je drag, ker je neučinkovit proces, ki temelji na elektrolizi vode. V bistvu je vsa trenutna proizvodnja vodika modri vodik, vendar ima to pomanjkljivosti z visoko vsebnostjo ogljika na začetku in koncu procesa proizvodnje.

Toda vodik ni srebrna krogla. Vodikova industrija bo morda do leta 5 močno zagrizla v 7-2050 % težko zmanjšanih izpustov svetovne energije, vendar največji del skupnih izpustov še vedno ostaja: 93-95 %.

Reference.

1. DNV, Obeti o prehodu energije 2022, Oktober 13, 2022.

2. Reutersovi dogodki: Vodikove države Amerike, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 april 2023.pd