Izboljšamo lahko ekonomičnost nove čiste tehnologije – tako kot smo to storili z obnovljivimi viri energije

Avtor Mitsubishi Power Americas

Danes se oblikuje globalno soglasje o potrebi po dekarbonizaciji. Vendar obstaja prelomna točka: stroški.

Izpolnjevanje podnebnih ciljev bo zahtevalo trajnostne rešitve, kar pomeni, da morajo zagotavljati dobro ekonomijo skupaj z nizkimi emisijami ali brez njih. Da bi zagotovili široko in pravočasno uporabo, morajo biti možnosti, kot je čisti vodik, dostopne, zanesljive in cenovno dostopne.

Energetika ima na voljo orodja, da se to zgodi.

Sektor ima daljšo in uspešnejšo zgodovino pri razvoju in komercializaciji čistih tehnologij, kot je to zasluga, pravi Michael Ducker, višji podpredsednik vodikove infrastrukture za Mitsubishi Power Americas in predsednik Advanced Clean Energy Storage I, vozlišča vodika v teku v Delta, Utah. Poudarja, da zgodovina današnjega sektorja obnovljivih virov energije pripoveduje zgodbo industrij, ki sodelujejo pri reševanju vprašanj obsega, učinkovitosti in stroškov, kar je omogočilo rastoči trg za prepotrebne inovacije.

To je zgodovina, ki jo je vredno ponoviti.

Znižanje stroškov

Med letoma 2005 in 2020 se je letna stopnja emisij v ameriškem energetskem sektorju dramatično zmanjšala. 40% izboljšanje. Tehnologije, ki so povzročile znižanje, so sledile podobnemu vzorcu: ko cena nove tehnologije postane dovolj nizka, da upraviči sprejetje, se pojavi povpraševanje in tehnologija se dvigne.

»Če moramo v energetskem sektorju priti na nič v časovnem okviru 2050, je to izvedljivo. Ampak nikakor ne moremo biti zadovoljni." – Drummi Bhatt, podpredsednik tržne inteligence in strategije, Mitsubishi Power Americas

Razmislite o sončni energiji. Od leta 2010 so stroški fotovoltaičnih sistemov v uporabnem merilu padel za 82%, s čimer se je globalna nameščena sončna zmogljivost s približno 40 gigavatov tistega leta povečala na več kot 700 gigavatov v 2020.

Cena in sprejetje litij-ionskih baterij prikazuje a podobno inverzno razmerje. Cene baterij so med letoma 85 in 2010 padle za 2018 %, medtem ko so svetovna proizvodnja električnih avtomobilov se je močno povečala, od zanemarljivega števila do skupno več kot sedem milijonov avtomobilov na cestah v letu 2019.

Ta dinamika se je pojavila tudi pri plinskoturbinskih elektrarnah s kombiniranim ciklom, ko se je cena zemeljskega plina znižala. Med letoma 2005 in 2020 cena padel 80%.

Lekcija za današnji čas je naslednja: »Če moramo v energetskem sektorju v časovnem okviru leta 2050 priti do neto nič, je to izvedljivo,« pravi Drummi Bhatt, podpredsednik tržne inteligence in strategije pri Mitsubishi Power Americas. "Vendar ne moremo biti na noben način samozadovoljni - še naprej moramo spodbujati učinkovitost z resničnim občutkom nujnosti, da ostanemo na pravi poti."

Orodja, ki spodbujajo cenovno dostopnost

V primerjavi z drugimi tehnologijami shranjevanja je zeleni vodik, proizveden z obnovljivo energijo, že stroškovno učinkovit za dolgotrajno shranjevanje energije. Analiza na primer kaže, da so litij-ionske baterije najbolj ekonomične za obdobje osem ur ali manj, medtem ko je zeleni vodik stroškovno učinkovit za daljše trajanje, od 12 ur do dni, tednov, mesecev ali celo letnih časov.

Kot gorivo je vodik dosegel podobno prelomno točko na krivulji stroškov kot vetrne, sončne in litij-ionske baterije, pravi Ducker. Stroški proizvodnje, skladiščenja in transporta zelenega vodika so bili velika ovira za široko uporabo kot dekarboniziranega goriva. Ko se stroški znižajo, postane vodik še bolj učinkovit kot rešitev za shranjevanje energije. Industrija ima na voljo različna orodja za doseganje cenovne dostopnosti.

Ducker meni, da smo na robu potrebnega napredka, pri čemer opozarja na več ključnih dejavnikov, ki bodo zmanjšali proizvodne stroške in zgradili trg:

Povečanje zmogljivosti

Primarna tehnologija za pridobivanje zelenega vodika je elektroliza, ki uporablja obnovljivo energijo za pretvorbo vode v vodik in kisik. Postopek je drag, ker obseg proizvodnje ostaja razmeroma majhen – tudi največji obrati, ki so trenutno na spletu, pričakujejo, da bodo proizvedli manj kot 25 megavatov.

Tako kot je povpraševanje po vetrni energiji spodbudilo proizvajalce vetrnih turbin, da so napredovali od manjših 1-megavatnih turbin k 5- in 10-megavatnim modelom, bo vse večja potreba po zelenem vodiku za pomoč pri doseganju ničelnih ciljev spodbudila proizvajalce elektrolizarjev, da zgradijo večje enote in povečajo svoje zmogljivosti. proizvodnjo.

"Svet še nikoli ni potreboval 200-megavatnega elektrolizerja," pravi Ducker. Ampak zdaj je. Z rastjo proizvodnih zmogljivosti bodo stroški padali.

Do te točke je leta 2021 Zelena vodikova koalicija v sodelovanju z losangeleškim ministrstvom za vodo in energijo (LADWP) in drugimi ključnimi partnerji lansiral HyDeal LA da bi do leta 1.50 dosegli obsežno nabavo zelenega vodika po 2030 USD/kilogram v bazenu Los Angelesa.

Izboljšanje proizvodne učinkovitosti

Vetrna, sončna in baterijska industrija so dosegle ekonomijo obsega, ko so povečale proizvodnjo. Zlasti avtomatizacija proizvodnje je znatno zmanjšala stroške proizvodnje.

Ducker pričakuje, da se bo nekaj podobnega zgodilo za vodik. Napredek pri avtomatizaciji in nizkocenovnih proizvodnih metodah bo ustvaril cikel, v katerem te učinkovitosti znižujejo stroške, kar vodi k večjim naložbam in proizvodnji, povečanju ponudbe in ustvarjanju nadaljnje učinkovitosti – vse to še dodatno zniža stroške in pripomore k večji uporabi.

Sprejemanje tehnološkega napredka

Obnovljiva energija je ključnega pomena za proizvodnjo zelenega vodika. Posledično vse, kar znižuje stroške obnovljivih virov energije, hkrati pa povečuje njihovo razpoložljivost – na primer izboljšanje obsega in učinkovitosti za sonce in veter – pomaga pri ekonomiji zelenega vodika.

Poleg tega bodo nove tehnologije, ki plinske turbine pretvarjajo v pogon na zeleni vodik, ustvarile povpraševanje po njem pri proizvajalcih električne energije, ki so se zavezali zmanjšati svoje emisije, kar bo vodilo v povečano proizvodnjo. Povečana ponudba lahko posledično naredi velike količine shranjenega zelenega vodika na voljo za energetsko intenzivne industrije, ki jih je težko razogljičiti, kot so transport, jeklo in beton. Podobno se lahko izboljšave sistema v enem sektorju prevedejo v druge sektorje.

Drugi vzvodi, ki lahko spodbudijo proizvodnjo

Obstajajo tudi drugi dejavniki, ki lahko prispevajo k nižjim stroškom, od političnih spodbud za proizvajalce vodika do davčnih olajšav za uporabo obnovljive energije. Razvoj politike obnovljivih virov energije na regionalni osnovi lahko spodbudi tudi zmanjšanje stroškov s povečanjem baz strank in nadaljnjim izkoriščanjem ekonomije obsega.

Ker se enačba stroškov in koristi okoli zelenega vodika krepi, bodo te vrste spodbud in sporazumov še pospešile njegov razvoj. "Večina tehnologij čiste energije, s katerimi sodelujemo, se je znižala po krivulji stroškov hitreje, kot je kdo mislil," pravi Bhatt.

POVEZANA VSEBINA

Ali nam lahko jedrska fuzija zagotovi neomejeno energijo brez emisij?

Nasvet za mlade inženirje: Sprejmite današnjo priložnost za zeleno tehnologijo

Od znanstvene fantastike do tovarne: ti 3 roboti naredijo logistiko varnejšo

Elemente, ki so pod nadzorom industrije, kot so tehnološki napredek in ekonomija obsega, je lažje predvideti kot državne subvencije. Toda svetovna prihodnost brez ogljika je odvisna od vseh teh udeležencev, tako za reševanje tehničnih izzivov prebojnih inovacij in za izboljšanje ekonomije, ki je dovolj, da spodbudi uporabo novih tehnologij. Na srečo so vsi ti elementi v teku in napredek na vsaki fronti daje razlog za optimizem.

O avtorju

Mitsubishi Power Americas je blagovna znamka rešitev za napajanje podjetja Mitsubishi Heavy Industries.