Водородът нараства в енергийния преход, но може да бъде свръхпродаден

Това, което знаехме преди.

Следните аспекти на водорода са били изследвани преди.

Rystad Energy прогнозира преди две години, че течният водород ще намери място на масата през 2050 г., но ще представлява само 7% от общата необходима чиста енергия. Тези 7% са ниша за чисти горива за авиация, океански кораби и циментова и стоманодобивна промишленост.

Течният водород има две големи предимства: първо, енергията се съдържа в плътна форма. Второ, той изгаря във въздуха до вода без въглеродни емисии.

Водородът е много подходящ за производство от големи петролни и газови компании, защото те вече знаят как да произвеждат и разпространяват друг газ – природен газ – и имат дълбоки джобове.

Това, което знаем сега.

DNV в техния годишен отчет¹ в края на 2022 г. изчисли, че течният водород ще задоволи само 5% (а не 7%) от нуждите от чиста енергия до 2050 г.

Както писаха от Bloomberg Green, има причини, поради които водородът все още не е масов, както вятърът и слънцето. Едната е цената: зеленото производство чрез електролиза на вода е скъпо и електролизата е неефективна технология.

Второ, синият водород не е благоприятен за климата. Въпреки че е по-евтин от зеления водород, синият водород изисква енергия за производството и разграждането на метан във водород плюс CO2, а CO2 трябва да бъде изхвърлен, обикновено чрез CCS (улавяне и съхранение на въглерод). И двата края на веригата за производство на водород пречат на „чистото“ в тази водородна алтернатива.

Трето, повечето машини и индустрии не са адаптирани да използват водород. Допълнителна цена е да оборудвате конвенционална кола да изгаря водород вместо бензин или да адаптирате машини в индустриален цех да изгарят водород вместо природен газ.

Водородът е естествено подходящ за петролните и газовите компании поради техния огромен опит в природния газ, но също и защото те направиха огромни печалби през 2022 г. и могат да си позволят да поемат риск в нови начинания.

Мрачни прогнози за разходите за водород.

Скорошна статия предоставя извадки от прогнозата за енергийния преход на DNV¹ 2023. Основните точки са:

· Достигането на 5% от глобалното търсене на чиста енергия до 2050 г. ще струва над 7 трилиона долара за производство, включително нови терминали за амоняк плюс тръбопроводи.

· По-голямата част от водорода ще се използва в производството.

· Водородът и амонякът заедно ще съставляват около половината от глобалните горива за корабоплаване, една от категориите, които трудно се намаляват.

· Повече от 50% от глобалните тръбопроводи за водород ще бъдат преназначени от тръбопроводи за природен газ.

· Латинска Америка, Близкият изток и Северна Африка ще станат износители на водород или амоняк, тъй като разполагат с големи територии за възобновяеми енергийни източници като вятърна и слънчева енергия за производство на водород чрез електролиза.

· В Европа големи страни като Германия, Франция и Испания ще имат цели за 2030 г. от 4-6.5 Gw вътрешно производство на водород.

· Обединеното кралство със своята голяма мрежа от газопроводи ще може да премине от природен газ към водород.

· Плановете на ЕС включват 6 Gw капацитет на електролизера до 2024 г., достигайки до 40 Gw до 2030 г.

Свръхпродаден ли е водородът?

Така че водородът е свръхпродаден? Въпреки че водородното гориво създава повече вълнение от слънцето или вятъра, 7% от общата прогноза за чиста енергия за водород през 2050 г. е доста малък процент от общия брой. Като добавим към това прекомерните разходи, прогнозирани за пускането на водорода онлайн, прави изкушаващо да признаем, че водородът е свръхпродаден като чисто гориво за 2050 г.

Нека да разгледаме водородните дейности в няколко държави, в някои от които участва нефтената и газовата индустрия.

Водородните планове в Европейския съюз (ЕС) срещу САЩ

Общото глобално производство на водород сега е около 90 милиона тона годишно. IEA (Международната енергийна агенция) прогнозира, че това ще трябва да се увеличи до 180 милиона тона годишно до 2030 г., за да се постигнат нулеви нетни въглеродни емисии до 2050 г.

Почти целият от около 10 милиона тона годишно водород, произвеждан сега в САЩ, се използва от индустрията за рафиниране на петрол, обработка на метали, производство на торове и обработка на храни.

Но по-голямата част от днешното производство, 99%, е син водород, който не е без въглерод, както беше описано по-рано. Зеленият водород се произвежда чрез електролиза на вода и е до голяма степен без въглерод, ако се захранва от възобновяема електроенергия.

ЕС бързо се приспособи към електролизата за зелен водород, до голяма степен без въглерод. Но ЕС реагира бавно на огромните инвестиции във водород, осигурени от Закона за намаляване на инфлацията на САЩ (IRA), който насочва огромни 369 милиарда долара към програми за зелена енергия.

В световен мащаб, се казва в статията, само 1% от планираните водородни проекти, възлизащи на 1 Tw (Terrawatt), са започнали изграждането. Около една четвърт от тези, 269 Gw (гигавата) ще бъдат онлайн до 2030 г. Ръстът ще се почувства като революция, тъй като днешното производство на водород е само 0.45 Gw.

Той също така прогнозира, че цената на зеления водород ще падне от 6-8 евро/кг днес до под 3 евро/кг до 2050 г.

Водородни хъбове в САЩ

Освен обичайните предимства на концентрацията на инфраструктура, концепцията за водородни хъбове е да компенсира опасността и разходите, възникнали при транспортирането на водород, който е силно запалим, на големи разстояния.

Конгресът на САЩ отдели 8 милиарда долара от Закона за инфраструктурата от 2021 г. за DOE (Министерството на енергетиката) за подкрепа на най-малко четири демонстрационни проекта, включващи производители на водород, крайни потребители и инфраструктурата, която ги свързва. Министерството на енергетиката вече е финансирало впечатляващи 400 проекта за водород от университети, национални лаборатории и индустрия и новите центрове ще разчитат на тази информация.

Кандидатурите за пълно финансиране трябваше да бъдат подадени през април 2023 г. Кандидатстваха четири частни алианса, както и много държавни правителства, обединени с индустрията, а някои и други държави. Първоначалното финансиране на DOE не трябва да надвишава 1.25 милиарда долара на център, което е огромна сума пари. Те очакват да изберат 6-10 регионални центъра с общо финансиране от 6-7 милиарда долара.

Единият център се нарича HyVelocity Hub центрирано по крайбрежието на Персийския залив на САЩ и организирано от Chevron
CLC
и няколко частни партньори на компанията, включително ExxonMobil
XOM
и Мицубиши. Те ще се възползват от мрежа от 48 центъра за производство на водород (най-големите в света) плюс 1,000 мили специални тръбопроводи за водород по бреговете на Луизиана и Тексас.

Една от целите е да се реши предизвикателството на DOE, наречено Hydrogen Shot, да се направи 1 kg водород, като се отделят по-малко от 2 kg въглероден диоксид. Друга цел е да се намали цената на водорода с 80% - до $1/kg в рамките на 10 години.

Програми като горните привлякоха вниманието на индустрията в САЩ. Данъчните кредити, предлагани от IRA, биха могли да генерират 100 милиарда долара в производство на чист водород – в допълнение към 8 милиарда долара, които Конгресът присвои от Закона за инфраструктурата.

Други водородни центрове, които трябва да бъдат наблюдавани, бяха обобщени много накратко от Reuters Events². Техният списък включва:

Trans Permian и Horizons Clean Hydrogen Hub: има силна връзка с петрола и газа в Западен Тексас.

HyBuild Лос Анджелис

Проектът HyGrid

HALO Hydrogen Hub: Щатите Арканзас, Луизиана и Оклахома имат дълга история на производство и транспортиране на нефт и газови течности.

Усъвършенстваният център за съхранение на чиста енергия

Югозападната мрежа за иновации за чист водород

Югоизточният водороден център

Повечето от тези проекти включват енергийни услуги или проекти с нестопанска цел, спонсорирани от града или държавата, а много от тях имат вградена подкрепа от университета.

Поканата за проекти на DOE получи 79 заявления², но само 33 от тях бяха поканени да преминат към официални заявки до април 2023 г. Окончателният избор на по-малко от 10 центъра ще бъде през втората половина на 2023 г.

Ясно е, че заинтересованите страни в цялата страна са уловили визията за водорода. САЩ са се ангажирали с водородно бъдеще и искат да водят света в този преход.

В бъдеща статия ще опишем дейностите на конкретни нефтени и газови компании в производството на водород.

Takeaways

Водородната визия е амбициозна – защото е трудна за производство, опасна за съхранение и транспортиране и е скъпа.

Нисковъглеродната версия на водорода се нарича зелен водород, който е скъп, защото е неефективен процес, базиран на електролиза на вода. По същество цялото настоящо производство на водород е син водород, но това има недостатъци с високо съдържание на въглерод в началото и в края на процеса на генериране.

Но водородът не е сребърен куршум. Водородната промишленост може да поеме голяма част от 5-7% трудни за намаляване емисии на световната енергия до 2050 г., но най-голямата част от общите емисии все още остава: 93-95%.

Препратки.

1. DNV, Перспектива за енергийния преход 2022 г, Октомври 13, 2022.

2. Събития на Ройтерс: Водородните щати на Америка, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 април 2023.pd