Дали Илон Маск е во право или погрешно да ја отфрли употребата на водород за складирање енергија со низок јаглерод?

Контекстот преминува од фосилна енергија кон обновливи извори. Еден клучен аспект на ова е транспортот преку возила на бензин или дизел и неговата транзиција кон електрични мотори управувани од батерии или водород. Индустријата за фосилни горива треба да биде загрижена за ефикасноста и трошоците за одржливиот транспорт, бидејќи тоа ќе ја одреди брзината на транзицијата што веројатно ќе влијае на падот на производството на нафта и можеби на самата индустрија за нафта и гас.

Илон Маск знае батерии. Тој ги гради: да ги придвижува автомобилите и камионите, на едната книшка, до глобалните џинови кои складираат и стабилизираат електрична енергија за стотици домови и комерцијални претпријатија, на другата книшка.

Минатата недела, 12 мај 2022 година, - рече Маск Водородот „е најглупавата работа што можам да ја замислам за складирање енергија“. Ова не е прв пат, бидејќи Маск даваше слични негативни коментари во изминатите години. Пред неколку години, Маск им рече на новинарите дека водородните горивни ќелии се „исклучително глупави“.

Немиот коментар за складирање на водород беше огромна изјава. Дали Маск мислеше на складирање на електрична енергија во мрежа? Или за складирање во електрични возила - ЕВ, како што се автомобили камиони и автобуси? Или двете?

Ајде да погледнеме подлабоко во примената на водородната енергија и нејзината улога во складирањето електрична енергија за разлика од батериите.

Складирање на водород во решетка.

На прв поглед, се чини дека Маск зборувал за складирање електрична енергија на мрежна скала, бидејќи зборувал за огромни резервоари со течно или гасовито водородно гориво кои би биле потребни за складирање на водород. Друг извештај го поддржува ова.

Но, не заборавајте на големите батерии на Tesla
TSLA
Изградбите на мрежни размери се исто така огромни. Во тоа време, на најголемата голема батерија во светот беше изграден од Тесла во 2017 година, во Хорнсдејл, Австралија за складирање на 100 мега вати (MW) електрична енергија. Во 2020 година беше надграден на 150 MW.

Батеријата ја складира и стабилизира енергијата од ветерниците што ја прават електричната енергија во Јужна Австралија речиси без јаглерод. Батеријата може да напојува 8,000 куќи 24 часа или повеќе од 30,000 куќи за еден час.

Но, Маск можеби зборуваше за водородот како извор на енергија во автомобилите и камионите…

Енергија на водород за ЕВ автомобили и камиони.

Убедливо најчестиот извор на енергија за ЕВ е електричната енергија складирана во батериите.

Но, електричната енергија може да се добие од хемиска горивни ќелии во која водородот реагира со кислород во ќелија слична на батеријата за да произведе струја и вода. Постојат многу различни типови на горивни ќелии. Но, водородот е запалив и може да предизвика пожари или експлозии. Горивната ќелија може да биде опасна, особено ако се урне ЕВ.

Водородните горивни ќелии имаат одредени предности: (1) многу поголема густина на складирање на енергија од литиум-јонските батерии, (2) поголем опсег на возење, (3) полесни и заземаат помалку простор и (4) многу пократко време на полнење.

Во збунувачки коментар на Твитер, на 1 април оваа година, објави Маск дека ќе воведе автомобили Tesla кои користат водородни горивни ќелии. Се чини дека ова е паметна првоаприлска шега.

Суштинските добрите и лошите страни на EV батериите наспроти водородните горивни ќелии се документирани. Еве резиме:

„Модерната автомобилска батерија може да складира 250 ват-часови енергија за секој килограм литиум-јон. Килограм водород, пак, има 33,200 од тие ват-часови на килограм. Не, тоа не е грешка. Да, водородот е повеќе од 100 пати погусто на енергија од ли-јонската батерија“.

„Електричните возила на батерии се феноменално ефикасни. Во зависност од моделот, тие можат да се пофалат со ефикасност на добро на тркалата од околу 70 до 80 проценти. За споредба, електричното возило со водородни горивни ќелии (FCEV) е позитивно штедливо, со вкупна ефикасност од некаде околу 30 до 35 проценти... Останува фактот дека претворањето на електричната енергија во водород само за потоа да се претвори назад никогаш нема да биде исто толку ефикасно како директно напојување на батеријата“.

Според овој извештај, пократкото време на полнење гориво е она што ги заштедува водородните горивни ќелии. На сегашните станици за полнење им се потребни околу 6 часа за да се наполни гориво полуприколка со батерии од 500 милји. Но, Toyota и Kenworth веќе имаат водородни полуприколки кои можат да се наполнат со гориво за 15 минути. Ова е менувач на играта за транспорт на долги дестинации со нула јаглерод.

Камиони со водород од Hyzon.

Иако литиум-јонските батерии се комерцијален пазар за патнички и други лесни електрични возила, водородната моќ се тестира за транспорт на долги релации со погонски систем со помала тежина.

Hyzon Motors е компанија во Рочестер, Њујорк, тоа развива горивни ќелии и гради камиони. По 20 години истражување, Hyzon дојде до купишта горивни ќелии кои имаат најголема моќност во светот, се полесни по тежина за околу половина и се поевтини за половина.

Се очекуваше пилот-камиони да бидат на патиштата до оваа, 2022 година. За најмалиот камион, 5 цилиндри со водород може да се складираат на една решетка. Втората верзија е дизајнирана да држи 10 водородни цилиндри за подолги патувања.

Други потреби за водородно гориво.

Во транзицијата од фосилните енергии кон обновливите извори на енергија, постојат таканаречени сектори кои тешко се намалуваат кои не можат лесно да се електрифицираат за да користат зелена електрична енергија.

Како и камионите на долги релации, авионите и бродовите се случаи каде батериите би биле преголеми или претешки за носење. Водородот содржи околу три пати повеќе енергија по килограм дизел или бензин.

Индустриските печки на јаглен се премногу топли или прескапи за да се загреат со зелена струја. Наместо јаглен, нафта или природен гас, водородот може да работи како гориво за да ја обезбеди огромната топлина потребна во високите печки да се создаде зелен челик. Шведскиот производител на челик SSAB AB се здружува со Volvo Cars за да развие челик без фосили. Volvo ќе биде првата автомобилска компанија која ќе тестира и користи зелен челик во концепт автомобил. Комерцијалното производство на зелен челик се планира да започне во 2026 година.

Зелена наспроти сина водород.

Зелениот водород се создава со електролиза на вода, но тоа е неефикасно. Според Маск, потребната количина на енергија - електрична енергија која идеално треба да биде зелена, плус енергија за компресија и втечнување на водородот - е запрепастувачка.

Синиот водород е алтернативна форма направена од гас метан. 99% од водородот што се произведува денес е син водород бидејќи е многу поевтин од зелениот водород. Но, тоа е лажна премиса кога се нуди како решение без јаглерод за складирање гориво или енергија.

Гасот метан се користи како суровина во процесот на создавање син водород. Метанот доаѓа од дупчење и фракинг на бунари за гас или нафта, каде што палењето на гас и истекувањето на метан во бунарите и цевководите може значително да придонесат за глобалното затоплување. Значи, една газирана фосилна енергија се користи за производство на водород без јаглерод од енергија.

Но, не е баш без јаглерод бидејќи хемиското распаѓање на метанот води до водород и бипродукт, CO2, кој сам по себе е главен стакленички гас (GHG) што треба да се отстрани.

Помеѓу овие два негатива се наоѓа гориво без јаглерод што согорува и произведува само вода. Еден начин на кој може да се подобри процесот е со добивање на суровина од метан од извори на биогас, како што се депонии или кравјо ѓубриво, на пример.

Водородот е пренослив.

Меѓународната агенција за енергија (ИЕА) укажа на уште една предност на складирање на водород. Тој е компактен како течност и може внимателно да се транспортира на долги растојанија. На пример, земји како Австралија со големи извори на обновливи извори на соларна енергија и ветер би можеле да произведат водород со електролиза и да го транспортираат со танкер до градовите во Југоисточна Азија каде се изгладнуваат од енергија.

Производство на водород во Ново Мексико

BayoTech е компанија која всушност произведува водородно гориво во Ново Мексико. BayoGas Hub тврди дека има помал и поефикасен генератор кој го прави водородот поевтин и со помала јаглеродна трага од големите централизирани постројки кои доставуваат водород до хемиските производители и рафинерии.

Суштината може да биде чист природен гас или други обновливи извори на биогас што може да направи водород кој е негативен на јаглерод.

Во 2022 година во САД се распоредени три водородни центри, со планови за проширување на мрежата во ОК и на глобално ниво. Секој од водородните центри во мрежата на BayoTech произведува 1-5 тони водород секој ден. Водородот се испорачува локално во транспортни приколки под висок притисок што носат цилиндри за гас.

За нивните планови за масовен транзит, градот Шампејн-Урбана во Илиноис има растечка флота од електрични автобуси со хибридни и водородни горивни ќелии. Градот распореди два автобуси со водородни горивни ќелии во 2021 година.

Пред да биде завршен генератор на водород на лице место. BayoTech беше повикан да обезбеди пренослив водород во транспортни камиони под висок притисок, кои ги полнеле горивните ќелии за да можат вработените да ги тестираат автобусите.

Според BayoTech, автобусите со водородни горивни ќелии работат исто како и конвенционалните дизел автобуси, но со нула издувни емисии на стакленички гасови. Предностите во однос на електричните мотори со батерии вклучуваат опсег од 300 милји, време на полнење гориво од само 10 минути и станици за полнење гориво кои можат да примат до 100 автобуси.

Забележливо е дека голем дел од пари - 8 милијарди долари - беа наменети во Законот за инфраструктура од 2021 година за да се воспостави чиста водородни центри, минимум четири од нив, низ САД.

Водородна визија на BP во Тисајд, ОК.

Во 2020 година, bp повторно се измисли како интегрирана компанија како што е сумирано во нејзиниот Energy Outlook 2020 година.

Нивниот најнов потфат за обновливи извори е водородот Teesside, кој се однесува на индустриски центар на североисточниот брег на Англија.

на визијата е за Тисајд да стане главен водороден центар за транспорт во воздухопловството, превозот и тешките камиони - сите сектори каде што е тешко да се користи енергијата од батериите. Но, концептот би вклучувал и енергија за индустрии кои тешко се намалуваат како што се цемент и челик.

Оригиналниот план, наречен H2Teesside, требаше да генерира синиот водород со распаѓање на метанот, CH4, додека бипродуктот на CO2 би бил заробен и закопан под океанот со процес наречен CCS.

Неодамнешното додавање HyGreen ќе ја електролизира водата во зелен водород и кислород. Ова е поскапо поради трошоците за електролиза и чиста електрична енергија доколку се користи.

Бп има потпишаа разбирање со Даи
ISIS
mler Truck да ја иницира инфраструктурата потребна за камиони со водород со горивни ќелии во ОК.

Проектите на Teesside на bp се поврзуваат со целите на владата на ОК. Во комбинација, HyGreen и H2Teesside би можеле да генерираат 1.5 GW производство на водород и да испорачаат 30% од владината цел од 5 GW до 2030 година.

Земање храна.

Постојат два големи негативности кои ги оневозможуваат придобивките од синиот водород и му оставаат значителен јаглероден отпечаток. Зелениот водород е премногу скап во моментов.

Според Ристад енергија, прифатлива и позелена индустрија за водородно гориво, која сега е скапа, ќе биде премногу доцна. До 2050 година, само 7% од глобалната енергија ќе биде водород за сервисирање на ниската индустрија за гориво за авијација, бродски и фабрики за метали и хемикалии.

И покрај ограничените проекции на Ристад за иднината на водородот и осудата на Илон Маск за водородот како складиште за енергија, се чини дека водородот ќе игра активна улога во складирањето на енергијата.

Малите и големите проекти за водород се во фаза на планирање или веќе работат, а понатамошната иновација ќе ја зацементира вредноста на водородот како ниша компонента на иднината со ниска содржина на јаглерод.