Ūdeņradis pieaug enerģijas pārejas laikā, taču tas var būt pārpārdots

Ko mēs zinājām iepriekš.

Iepriekš ir pētīti šādi ūdeņraža aspekti.

Rystad Energy pirms diviem gadiem prognozēja, ka šķidrais ūdeņradis atradīs vietu 2050. gada tabulā, bet veidos tikai 7% no kopējās nepieciešamās tīrās enerģijas. Šie 7% ir tīras degvielas niša grūti samazināmai aviācijai, okeāna kuģiem, kā arī cementa un tērauda rūpniecībai.

Šķidrajam ūdeņradim ir divas lielas priekšrocības: viena, enerģija ir ietverta blīvā veidā. Otrkārt, tas sadedzina gaisā ūdenī bez oglekļa emisijām.

Ūdeņradis ir labi piemērots lielu naftas un gāzes uzņēmumu ražošanai, jo tie jau zina, kā ražot un izplatīt citu gāzi — dabasgāzi — un tiem ir dziļas kabatas.

Ko mēs zinām tagad.

DNV savā gada pārskatā¹ 2022. gada beigās tika lēsts, ka šķidrais ūdeņradis līdz 5. gadam aizpildīs tikai 7% (nevis 2050%) no tīras enerģijas vajadzībām.

Kā rakstījis Bloomberg Green, ir iemesli, kāpēc ūdeņradis vēl nav kļuvis plaši izplatīts, tāpat kā vējš un saule. Viena no tām ir izmaksas: zaļā ražošana ar ūdens elektrolīzi ir dārga, un elektrolīze ir neefektīva tehnoloģija.

Otrkārt, zilais ūdeņradis nav klimatam draudzīgs. Lai gan tas ir lētāks nekā zaļais ūdeņradis, zilajam ūdeņradim ir nepieciešama enerģija, lai ražotu un sadalītu metānu par ūdeņradi un CO2, un CO2 ir jāiznīcina, parasti izmantojot CCS (oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu). Abi ūdeņraža ražošanas ķēdes gali traucē "tīrībai" šajā ūdeņraža alternatīvā.

Treškārt, lielākā daļa mašīnu un nozaru nav pielāgotas ūdeņraža izmantošanai. Parastā automobiļa uzstādīšana, lai sadedzinātu ūdeņradi, nevis benzīnu, vai pielāgot iekārtas rūpnieciskajā veikalā ūdeņraža sadedzināšanai dabasgāzes vietā ir papildu izmaksas.

Ūdeņradis ir dabiski piemērots naftas un gāzes uzņēmumiem, jo ​​tiem ir liela pieredze dabasgāzes jomā, kā arī tāpēc, ka tie 2022. gadā guva milzīgu peļņu un var atļauties riskēt, uzsākot jaunus uzņēmumus.

Drūmas izmaksu prognozes par ūdeņradi.

Nesenajā rakstā ir sniegti fragmenti no DNV Energy Transition Outlook¹ 2023. Galvenie punkti ir:

· Lai līdz 5. gadam sasniegtu 2050 % no pasaules tīrās enerģijas pieprasījuma, ražošana, tostarp jauni amonjaka termināļi un cauruļvadi, izmaksās vairāk nekā 7 triljonus USD.

· Lielākā daļa ūdeņraža tiks izmantota ražošanā.

· Ūdeņradis un amonjaks kopā veidos aptuveni pusi no pasaules kuģu degvielas, kas ir viena no grūti samazināmām kategorijām.

· Vairāk nekā 50 % no pasaules ūdeņraža cauruļvadiem tiks pārbūvēti no dabasgāzes cauruļvadiem.

· Latīņamerika, Tuvie Austrumi un Ziemeļāfrika kļūs par ūdeņraža vai amonjaka eksportētājiem, jo ​​tiem ir lielas teritorijas, kas pieejamas atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, vēja un saules enerģijai, lai ar elektrolīzi iegūtu ūdeņradi.

· Eiropā tādām lielajām valstīm kā Vācija, Francija un Spānija 2030. gadam būs 4–6.5 Gw iekšzemes ūdeņraža ražošanas mērķis.

· Apvienotā Karaliste ar savu lielo gāzes cauruļvadu tīklu varēs pāriet no dabasgāzes uz ūdeņradi.

· ES plānos ietilpst 6 Gw elektrolizatora jaudas līdz 2024. gadam, lai līdz 40. gadam sasniegtu 2030 Gw.

Vai ūdeņradis tiek pārpārdots?

Tātad, vai ūdeņradis tiek pārpārdots? Lai gan ūdeņraža degviela rada lielāku uztraukumu nekā saules vai vēja enerģija, 7% no kopējās ūdeņraža tīrās enerģijas prognozes 2050. gadā ir diezgan maza procentuālā daļa no kopējā apjoma. Ja tam pievieno pārmērīgas izmaksas, kas tiek prognozētas par ūdeņraža ieviešanu tiešsaistē, ir vilinoši atzīt, ka ūdeņradis tiek pārpārdots kā tīra degviela 2050. gadam.

Apskatīsim ūdeņraža darbības dažās valstīs, no kurām dažas ir iesaistītas naftas un gāzes nozarē.

Ūdeņraža plāni Eiropas Savienībā (ES) pret ASV

Kopējā pasaules ūdeņraža ražošana šobrīd ir aptuveni 90 miljoni tonnu gadā. IEA (Starptautiskā enerģētikas aģentūra) prognozē, ka līdz 180. gadam tas būs jāpalielina līdz 2030 miljoniem tonnu gadā, lai līdz 2050. gadam sasniegtu nulles oglekļa emisijas.

Gandrīz visu aptuveni 10 miljonus tonnu gadā ASV saražotā ūdeņraža rūpniecība izmanto naftas rafinēšanai, metālu apstrādei, mēslošanas līdzekļu ražošanai un pārtikas pārstrādei.

Bet lielākā daļa mūsdienu produkcijas, 99%, ir zilais ūdeņradis, kas nav bez oglekļa, kā aprakstīts iepriekš. Zaļo ūdeņradi ražo ūdens elektrolīzē, un tas lielākoties nesatur oglekli, ja to darbina ar atjaunojamo elektroenerģiju.

ES ir ātri pielāgojusies zaļā ūdeņraža elektrolīzei, kas lielākoties nesatur oglekli. Taču ES ir lēni reaģējusi uz milzīgajiem ūdeņraža ieguldījumiem, ko nodrošina ASV Inflācijas samazināšanas likums (IRA), kas novirza 369 miljardus USD zaļās enerģijas programmām.

Rakstā teikts, ka visā pasaulē tikai 1% no plānotajiem ūdeņraža projektiem, kuru apjoms ir 1 Tw (teravats), ir uzsākti būvniecībā. Aptuveni ceturtā daļa no šī apjoma, 269 Gw (gigavati), būs tiešsaistē līdz 2030. gadam. Izaugsme jutīsies kā revolūcija, jo mūsdienu ūdeņraža ražošanas jauda ir tikai 0.45 Gw.

Tā arī prognozē, ka zaļā ūdeņraža izmaksas līdz 6. gadam samazināsies no 8-3 eiro/kg šodien līdz zem 2050 eiro/kg.

Ūdeņraža centri ASV

Papildus parastajām infrastruktūras koncentrācijas priekšrocībām ūdeņraža mezglu koncepcija ir kompensēt briesmas un izmaksas, kas rodas, transportējot ūdeņradi, kas ir viegli uzliesmojošs, lielos attālumos.

ASV Kongress piešķīra 8 miljardus ASV dolāru no 2021. gada Infrastruktūras likuma DOE (Enerģētikas departamentam), lai atbalstītu vismaz četrus demonstrācijas projektus, kuros iesaistīti ūdeņraža ražotāji, galalietotāji un tos savienojošā infrastruktūra. DOE jau ir finansējis uzkrītošus 400 projektus ūdeņraža jomā, ko īstenojušas universitātes, nacionālās laboratorijas un rūpniecība, un jaunie centri balstīsies uz šo informāciju.

Pilna finansējuma pieteikumi bija jāiesniedz 2023. gada aprīlī. Ir pieteikušās četras privātas alianses, kā arī daudzas štatu valdības, kas ir saistītas ar rūpniecību, un dažas valstis, kas ir saistītas ar citiem štatiem. Sākotnējais DOE finansējums nedrīkst pārsniegt USD 1.25 miljardus vienam centram, kas ir milzīga naudas summa. Viņi plāno atlasīt 6–10 reģionālos centrus ar kopējo finansējumu 6–7 miljardu USD apmērā.

Vienu centru sauc par HyVelocity Hub centrēta gar ASV līča piekrasti, un to organizēja Chevron
CLC
un vairāki privāto uzņēmumu partneri, tostarp ExxonMobil
XOM
un Mitsubishi. Viņi izmantotu tīklu, kurā būtu 48 ūdeņraža ražošanas centri (lielākais pasaulē), kā arī 1,000 jūdzes no īpašiem ūdeņraža cauruļvadiem gar Luiziānas un Teksasas piekrasti.

Viens no mērķiem ir atrisināt DOE izaicinājumu, ko sauc par ūdeņraža šāvienu, izveidot 1 kg ūdeņraža, vienlaikus izdalot mazāk nekā 2 kg oglekļa dioksīda. Vēl viens mērķis ir samazināt ūdeņraža izmaksas par 80% — līdz USD 1/kg 10 gadu laikā.

Programmas, piemēram, iepriekš minētās, ir piesaistījušas nozares uzmanību visā ASV, jo IRA piedāvātie nodokļu kredīti varētu radīt 100 miljardus USD tīrā ūdeņraža ražošanā, papildus 8 miljardiem USD, ko Kongress piešķīra no Infrastruktūras likuma.

Reuters Events ir ļoti īsi apkopojis citus ūdeņraža mezglus, kas ir jāuzrauga². Viņu sarakstā ir:

Trans Permian un Horizons Clean Hydrogen Hub: ir cieša saikne ar Rietumteksasas naftu un gāzi.

HyBuild Los Angeles

HyGrid projekts

HALO ūdeņraža centrmezgls: Arkanzasas, Luiziānas un Oklahomas štatos ir sena naftas un gāzes šķidrumu ražošanas un transportēšanas vēsture.

Uzlabotais tīras enerģijas uzglabāšanas centrs

Dienvidrietumu tīrā ūdeņraža inovāciju tīkls

Dienvidaustrumu ūdeņraža centrs

Lielākā daļa no šiem projektiem ir saistīti ar energoapgādes uzņēmumiem vai bezpeļņas pilsētu vai valsts sponsorētiem projektiem, un daudzi ir iekļāvuši universitātes atbalstu.

DOE projektu uzaicinājumā saņemti 79 pieteikumi², taču tikai 33 no tiem tika uzaicināti līdz 2023. gada aprīlim iesniegt formālus pieteikumus. Galīgā atlase, kurā būs mazāk nekā 10 centru, notiks 2023. gada otrajā pusē.

Ir skaidrs, ka ieinteresētās personas visā valstī ir tvērušas ūdeņraža redzējumu. ASV ir apņēmušās nodrošināt ūdeņraža nākotni un vēlas vadīt pasauli šajā pārejā.

Nākamajā rakstā mēs aprakstīsim konkrētu naftas un gāzes uzņēmumu darbību ūdeņraža ražošanā.

Takeaways

Ūdeņraža vīzija ir ambicioza, jo to ir grūti ražot, bīstami uzglabāt un transportēt, kā arī dārgi.

Zema oglekļa satura ūdeņraža versiju sauc par zaļo ūdeņradi, kas ir dārgs, jo tas ir neefektīvs process, kura pamatā ir ūdens elektrolīze. Būtībā visa pašreizējā ūdeņraža ražošana ir zilais ūdeņradis, taču ražošanas procesa sākumā un beigās tam ir trūkumi ar augstu oglekļa saturu.

Bet ūdeņradis nav sudraba lode. Ūdeņraža rūpniecība līdz 5. gadam var ievērojami samazināt 7–2050% grūti samazināmo pasaules enerģētikas emisiju, taču lielākā daļa no kopējām emisijām joprojām ir saglabājusies: 93–95%.

Atsauces.

1. DNV, Enerģētikas pārejas perspektīva 2022, Oktobris 13, 2022.

2. Reuters notikumi: Amerikas ūdeņraža valstis, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 aprīlis 2023.pd