Το υδρογόνο αυξάνεται κατά την ενεργειακή μετάβαση, αλλά μπορεί να υπερπωληθεί

Αυτό που ξέραμε πριν.

Οι ακόλουθες πτυχές του υδρογόνου έχουν διερευνηθεί στο παρελθόν.

Η Rystad Energy προέβλεψε πριν από δύο χρόνια ότι το υγρό υδρογόνο θα βρει μια θέση στο τραπέζι του 2050, αλλά θα αντιπροσωπεύει μόνο το 7% της συνολικής καθαρής ενέργειας που απαιτείται. Αυτό το 7% είναι μια θέση καθαρού καυσίμου για τις δύσκολες βιομηχανίες αεροπορίας, θαλάσσιων σκαφών και βιομηχανίες τσιμέντου και χάλυβα.

Το υγρό υδρογόνο έχει δύο μεγάλα πλεονεκτήματα: ένα, η ενέργεια περιέχεται σε πυκνή μορφή. Δεύτερον, καίγεται από αέρα σε νερό χωρίς εκπομπές άνθρακα.

Το υδρογόνο είναι κατάλληλο για παραγωγή από μεγάλες εταιρείες πετρελαίου και φυσικού αερίου, επειδή γνωρίζουν ήδη πώς να παράγουν και να διανέμουν ένα άλλο αέριο - φυσικό αέριο - και έχουν βαθιές τσέπες.

Αυτό που ξέρουμε τώρα.

DNV στην ετήσια έκθεσή τους¹ στα τέλη του 2022 υπολόγισε ότι το υγρό υδρογόνο θα καλύπτει μόνο το 5% (όχι το 7%) των αναγκών σε καθαρή ενέργεια μέχρι το 2050.

Όπως έχει γράψει το Bloomberg Green, υπάρχουν λόγοι για τους οποίους το υδρογόνο δεν έχει γίνει ακόμη κυρίαρχο ρεύμα, όπως ο άνεμος και ο ηλιακός. Το ένα είναι το κόστος: η πράσινη παραγωγή με ηλεκτρόλυση νερού είναι ακριβή και η ηλεκτρόλυση είναι μια αναποτελεσματική τεχνολογία.

Δεύτερον, το μπλε υδρογόνο δεν είναι φιλικό προς το κλίμα. Ενώ είναι φθηνότερο από το πράσινο υδρογόνο, το μπλε υδρογόνο απαιτεί ενέργεια για την παραγωγή και τη διάσπαση του μεθανίου σε υδρογόνο συν CO2, και το CO2 πρέπει να απορριφθεί, συνήθως με CCS (δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα). Και τα δύο άκρα της αλυσίδας παραγωγής υδρογόνου εμποδίζουν το «καθαρό» σε αυτήν την εναλλακτική λύση υδρογόνου.

Τρία, οι περισσότερες μηχανές και βιομηχανίες δεν είναι προσαρμοσμένες να χρησιμοποιούν υδρογόνο. Είναι ένα επιπλέον κόστος για να φτιάξετε ένα συμβατικό αυτοκίνητο για να καίει υδρογόνο αντί για βενζίνη ή να προσαρμόσετε μηχανές σε ένα βιομηχανικό κατάστημα για να καίνε υδρογόνο αντί για φυσικό αέριο.

Το υδρογόνο ταιριάζει φυσικά στις εταιρείες πετρελαίου και φυσικού αερίου λόγω της τεράστιας εμπειρίας τους στο φυσικό αέριο, αλλά και επειδή πραγματοποίησαν τεράστια κέρδη το 2022 και μπορούν να αντέξουν οικονομικά να αναλάβουν ρίσκο σε νέα εγχειρήματα.

Ζοφερές προβλέψεις κόστους για το υδρογόνο.

Ένα πρόσφατο άρθρο παρέχει αποσπάσματα από το Energy Transition Outlook της DNV¹ 2023. Τα κύρια σημεία είναι:

· Η επίτευξη του 5% της παγκόσμιας ζήτησης καθαρής ενέργειας έως το 2050 θα κοστίσει πάνω από 7 τρισεκατομμύρια δολάρια για την παραγωγή, συμπεριλαμβανομένων νέων τερματικών σταθμών αμμωνίας και αγωγών.

· Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου θα χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή.

· Το υδρογόνο και η αμμωνία μαζί θα αποτελούν περίπου το ήμισυ των παγκόσμιων καυσίμων ναυτιλίας, μια από τις δύσκολες κατηγορίες.

· Πάνω από το 50% των παγκόσμιων αγωγών υδρογόνου θα επαναχρησιμοποιηθεί από αγωγούς φυσικού αερίου.

· Η Λατινική Αμερική και η Μέση Ανατολή και η Βόρεια Αφρική θα γίνουν εξαγωγείς υδρογόνου ή αμμωνίας καθώς έχουν μεγάλες περιοχές διαθέσιμες για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή υδρογόνου με ηλεκτρόλυση.

· Στην Ευρώπη, μεγάλες χώρες όπως η Γερμανία, η Γαλλία και η Ισπανία θα έχουν στόχους για το 2030 4-6.5 Gw εγχώριας παραγωγής υδρογόνου.

· Το ΗΒ με το μεγάλο του δίκτυο αγωγών φυσικού αερίου θα μπορεί να αλλάξει από φυσικό αέριο σε υδρογόνο.

· Τα σχέδια της ΕΕ περιλαμβάνουν 6 Gw χωρητικότητας ηλεκτρόλυσης έως το 2024, φτάνοντας τα 40 Gw έως το 2030.

Το υδρογόνο υπερπωλείται;

Άρα το υδρογόνο υπερπωλείται; Παρόλο που το καύσιμο υδρογόνου δημιουργεί περισσότερο ενθουσιασμό από τον ηλιακό ή τον άνεμο, το 7% της συνολικής καθαρής ενέργειας που προβλέπεται για το υδρογόνο το 2050 είναι ένα πολύ μικρό ποσοστό του συνόλου. Προσθέστε σε αυτό το υπερβολικό κόστος που προβλέπεται να φέρει το υδρογόνο στο Διαδίκτυο, καθιστά δελεαστικό να παραδεχθούμε ότι το υδρογόνο υπερπωλείται ως καθαρό καύσιμο για το 2050.

Ας ρίξουμε μια ματιά στις δραστηριότητες υδρογόνου σε μερικές χώρες, μερικές από τις οποίες εμπλέκεται η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Σχέδια υδρογόνου στην Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) έναντι των ΗΠΑ

Η συνολική παγκόσμια παραγωγή υδρογόνου είναι περίπου 90 εκατομμύρια τόνοι ετησίως. Ο IEA (Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας) προβλέπει ότι αυτό θα πρέπει να αυξηθεί σε 180 εκατομμύρια τόνους ετησίως έως το 2030 για να επιτευχθούν καθαρές μηδενικές εκπομπές άνθρακα έως το 2050.

Σχεδόν το σύνολο των περίπου 10 εκατομμυρίων τόνων υδρογόνου ετησίως που παράγεται τώρα στις ΗΠΑ χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία για τη διύλιση του πετρελαίου, την επεξεργασία μετάλλων, την παραγωγή λιπασμάτων και την επεξεργασία τροφίμων.

Αλλά το μεγαλύτερο μέρος της σημερινής παραγωγής, το 99%, είναι μπλε υδρογόνο που δεν είναι απαλλαγμένο από άνθρακα, όπως περιγράφηκε προηγουμένως. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται με ηλεκτρόλυση νερού και είναι σε μεγάλο βαθμό απαλλαγμένο από άνθρακα, εάν τροφοδοτείται από ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια.

Η ΕΕ προσαρμόστηκε γρήγορα στην ηλεκτρόλυση για πράσινο υδρογόνο, σε μεγάλο βαθμό χωρίς άνθρακα. Ωστόσο, η ΕΕ άργησε να ανταποκριθεί στις τεράστιες επενδύσεις υδρογόνου που προβλέπονται από τον Νόμο για τη μείωση του πληθωρισμού των ΗΠΑ (IRA), ο οποίος κατευθύνει 369 δισεκατομμύρια δολάρια σε προγράμματα πράσινης ενέργειας.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, λέει το άρθρο, μόνο το 1% των προγραμματισμένων έργων υδρογόνου, που ανέρχονται σε 1 Tw (Terrawatt), έχει ξεκινήσει την κατασκευή. Περίπου το ένα τέταρτο αυτού, τα 269 Gw (Γιγκαβάτ) θα είναι online μέχρι το 2030. Η ανάπτυξη θα μοιάζει με επανάσταση, αφού η σημερινή παραγωγή υδρογόνου είναι μόνο 0.45 Gw.

Προβλέπει επίσης ότι το κόστος του πράσινου υδρογόνου θα μειωθεί από 6-8 ευρώ/κιλό σήμερα σε κάτω από 3 ευρώ/κιλό έως το 2050.

Κόμβοι υδρογόνου στις ΗΠΑ

Εκτός από τα συνήθη πλεονεκτήματα της συγκέντρωσης υποδομών, η έννοια των κόμβων υδρογόνου είναι να αντισταθμίζουν τον κίνδυνο και το κόστος που συνεπάγεται η μεταφορά υδρογόνου, το οποίο είναι πολύ εύφλεκτο, σε μεγάλες αποστάσεις.

Το Κογκρέσο των ΗΠΑ ιδιοποιήθηκε 8 δισεκατομμύρια δολάρια από τον νόμο περί υποδομών του 2021 για το DOE (Τμήμα Ενέργειας) για να υποστηρίξει τουλάχιστον τέσσερα έργα επίδειξης που περιλαμβάνουν παραγωγούς υδρογόνου, τελικούς χρήστες και την υποδομή που τους συνδέει. Το DOE έχει ήδη χρηματοδοτήσει 400 εντυπωσιακά έργα υδρογόνου από πανεπιστήμια, εθνικά εργαστήρια και βιομηχανία και οι νέοι κόμβοι θα βασιστούν σε αυτές τις πληροφορίες.

Οι αιτήσεις πλήρους χρηματοδότησης έπρεπε να υποβληθούν τον Απρίλιο του 2023. Τέσσερις ιδιωτικές συμμαχίες, καθώς και πολλές πολιτειακές κυβερνήσεις που συμμάχησαν με τη βιομηχανία, και ορισμένες συμμαχικές με άλλες πολιτείες, έχουν υποβάλει αίτηση. Η αρχική χρηματοδότηση του DOE δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1.25 δισεκατομμύρια δολάρια ανά κόμβο, που είναι ένα τεράστιο χρηματικό ποσό. Αναμένουν να επιλέξουν 6-10 περιφερειακούς κόμβους με συνδυασμένη χρηματοδότηση 6-7 δισεκατομμυρίων δολαρίων.

Ένας κόμβος ονομάζεται HyVelocity Hub με κέντρο την ακτή του Κόλπου των ΗΠΑ και οργανώθηκε από τη Chevron
CVX
και αρκετούς συνεργάτες ιδιωτικών εταιρειών, συμπεριλαμβανομένης της ExxonMobil
XOM
και Mitsubishi. Θα αξιοποιούσαν ένα δίκτυο 48 κέντρων παραγωγής υδρογόνου (τα μεγαλύτερα στον κόσμο) συν 1,000 μίλια αποκλειστικών αγωγών υδρογόνου κατά μήκος των ακτών της Λουιζιάνα και του Τέξας.

Ένας στόχος είναι να λυθεί η πρόκληση της DOE, που ονομάζεται Hydrogen Shot, να παράγει 1 kg υδρογόνου ενώ εκπέμπει λιγότερο από 2 kg διοξείδιο του άνθρακα. Ένας άλλος στόχος είναι να μειωθεί το κόστος του υδρογόνου κατά 80% — σε $1/kg μέσα σε 10 χρόνια.

Προγράμματα όπως τα παραπάνω έχουν τραβήξει την προσοχή της βιομηχανίας σε όλες τις φορολογικές εκπτώσεις των ΗΠΑ που προσφέρονται από τον IRA θα μπορούσαν να δημιουργήσουν 100 δισεκατομμύρια δολάρια σε παραγωγή καθαρού υδρογόνου - επιπλέον των 8 δισεκατομμυρίων δολαρίων που το Κογκρέσο ιδιοποιήθηκε από τον νόμο περί υποδομών.

Άλλοι κόμβοι υδρογόνου που πρέπει να παρακολουθούνται έχουν συνοψιστεί πολύ σύντομα από το Reuters Events². Η λίστα τους περιλαμβάνει:

Το Trans Permian και το Horizons Clean Hydrogen Hub: έχει ισχυρή σύνδεση με το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο του Δυτικού Τέξας.

HyBuild Λος Άντζελες

Το έργο HyGrid

Το HALO Hydrogen Hub: Οι πολιτείες του Αρκάνσας, της Λουιζιάνα και της Οκλαχόμα έχουν μακρά ιστορία στην παραγωγή και μεταφορά υγρών πετρελαίου και αερίου.

Ο κόμβος Advanced Clean Storage

Το Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

Ο Νοτιοανατολικός Κόμβος Υδρογόνου

Τα περισσότερα από αυτά τα έργα αφορούν ενεργειακές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας ή μη κερδοσκοπικά έργα που χρηματοδοτούνται από πόλεις ή πολιτείες και πολλά έχουν ενσωματώσει πανεπιστημιακή υποστήριξη.

Η πρόσκληση για έργα της DOE έλαβε 79 αιτήσεις², αλλά μόλις 33 από αυτούς κλήθηκαν να προχωρήσουν σε επίσημες αιτήσεις έως τον Απρίλιο του 2023. Η τελική επιλογή λιγότερων από 10 κόμβων θα γίνει το δεύτερο εξάμηνο του 2023.

Είναι σαφές ότι οι ενδιαφερόμενοι σε όλη τη χώρα έχουν συλλάβει το όραμα του υδρογόνου. Οι ΗΠΑ έχουν δεσμευτεί για ένα μέλλον υδρογόνου και θέλουν να οδηγήσουν τον κόσμο σε αυτή τη μετάβαση.

Σε επόμενο άρθρο, θα περιγράψουμε τις δραστηριότητες συγκεκριμένων εταιρειών πετρελαίου και φυσικού αερίου στην παραγωγή υδρογόνου.

Takeaways

Το όραμα υδρογόνου είναι φιλόδοξο — γιατί είναι δύσκολο να παραχθεί, επικίνδυνο στην αποθήκευση και τη μεταφορά του και ακριβό.

Η χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα έκδοση του υδρογόνου ονομάζεται πράσινο υδρογόνο, το οποίο είναι ακριβό, επειδή είναι μια αναποτελεσματική διαδικασία που βασίζεται στην ηλεκτρόλυση του νερού. Ουσιαστικά όλη η τρέχουσα παραγωγή υδρογόνου είναι μπλε υδρογόνο, αλλά αυτό έχει μειονεκτήματα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα στην αρχή και στο τέλος της διαδικασίας παραγωγής.

Αλλά το υδρογόνο δεν είναι ασημένια σφαίρα. Μια βιομηχανία υδρογόνου μπορεί να πάρει ένα μεγάλο τσίμπημα από τις δύσκολες εκπομπές 5-7% της παγκόσμιας ενέργειας έως το 2050, αλλά το μεγαλύτερο κομμάτι των συνολικών εκπομπών παραμένει: 93-95%.

Βιβλιογραφικές αναφορές.

1. DNV, Προοπτικές για την Ενεργειακή Μετάβαση 2022, Οκτώβριος 13, 2022.

2. Εκδηλώσεις Reuters: Οι πολιτείες υδρογόνου της Αμερικής, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 Απριλίου 2023.pd