A është Elon Musk e drejtë apo e gabuar për të refuzuar përdorimin e hidrogjenit për ruajtjen e energjisë me karbon të ulët?

Konteksti po kalon nga energjia fosile në burimet e rinovueshme. Një aspekt kyç i kësaj është transporti nëpërmjet automjeteve me benzinë ​​ose naftë dhe kalimi i tij në motorë elektrikë të drejtuar nga bateritë ose hidrogjeni. Industria e karburanteve fosile duhet të shqetësohet për efikasitetin dhe koston e transportit të qëndrueshëm, sepse kjo do të përcaktojë shpejtësinë e tranzicionit që ka të ngjarë të ndikojë në rënien e prodhimit të naftës dhe ndoshta në vetë industrinë e naftës dhe gazit.

Elon Musk njeh bateritë. Ai i ndërton ato: për të çuar makina dhe kamionë, në një fund rezervë, në gjigantë të shkallës së rrjetit që ruajnë dhe stabilizojnë energjinë elektrike për qindra shtëpi dhe ndërmarrje tregtare, në fundin tjetër të librave.

Javën e kaluar, 12 maj 2022, Tha Musk hidrogjeni "është gjëja më budallaqe që mund të imagjinoj për ruajtjen e energjisë." Kjo nuk është hera e parë, pasi Musk ka bërë komente të ngjashme negative në vitet e kaluara. Disa vite më parë, Musk u tha gazetarëve se qelizat e karburantit të hidrogjenit ishin "jashtëzakonisht budalla".

Komenti memec i ruajtjes së hidrogjenit ishte një deklaratë gjithëpërfshirëse. A po i referohej Musk ruajtjes së energjisë elektrike në shkallë rrjeti? Apo për magazinimin në automjete elektrike - EV-të si kamionë dhe autobusë? Apo të dyja?

Le të hedhim një vështrim më të thellë në aplikimet e energjisë së hidrogjenit dhe rolin e tij në ruajtjen e energjisë elektrike në krahasim me bateritë.

Magazinimi i hidrogjenit në shkallë rrjeti.

Në pamje të parë, duket se Musk po fliste për ruajtjen e energjisë elektrike në një shkallë rrjeti, sepse ai foli për rezervuarë të mëdhenj me karburant hidrogjeni të lëngët ose të gaztë që do të nevojiteshin për ruajtjen e hidrogjenit. Një raport tjetër e mbështet këtë.

Por mos harroni bateritë e mëdha që ka Tesla
TSLA
ndërtimet në shkallë rrjeti janë gjithashtu të mëdha. Në atë kohë, bateria më e madhe në botë është ndërtuar nga Tesla në vitin 2017, në Hornsdale, Australi për të ruajtur 100 Mega Watts (MW) energji elektrike. Në vitin 2020 është përmirësuar në 150 MW.

Bateria ruan dhe stabilizon energjinë nga fermat e erës që po e bëjnë energjinë elektrike në Australinë e Jugut pothuajse pa karbon. Bateria mund të fuqizojë 8,000 shtëpi për 24 orë ose më shumë se 30,000 shtëpi për një orë.

Por Musk mund të ketë folur për hidrogjenin si një burim energjie në makina dhe kamionë…

Energjia e hidrogjenit për EV-të e makinave dhe kamionëve.

Deri tani, burimi më i zakonshëm i energjisë për EV-të është energjia elektrike e ruajtur në bateri.

Por energjia elektrike mund të merret nga një qelizë kimike e karburantit në të cilën hidrogjeni reagon me oksigjenin në një qelizë të ngjashme me baterinë për të prodhuar energji elektrike dhe ujë. Ekzistojnë shumë lloje të ndryshme të qelizave të karburantit. Por hidrogjeni është i ndezshëm dhe mund të shkaktojë zjarre ose shpërthime. Një qelizë karburanti mund të jetë e rrezikshme, veçanërisht nëse një EV rrëzohet.

Qelizat e karburantit me hidrogjen kanë disa avantazhe: (1) densitet shumë më i madh i ruajtjes së energjisë sesa bateritë litium-jon, (2) diapazon më të madh të lëvizjes, (3) më të lehta dhe zënë më pak hapësirë, dhe (4) kohë shumë më e shkurtër e rimbushjes.

Në një koment të çuditshëm në Twitter, më 1 prill të këtij viti, njoftoi Musk se ai do të prezantonte makina Tesla që përdorin qeliza karburanti me hidrogjen. Kjo duket të jetë një shaka e zgjuar e XNUMX prillit.

Të mirat dhe të këqijat thelbësore të baterive EV kundrejt qelizave të karburantit me hidrogjen janë dokumentuar. Këtu është një përmbledhje:

“Një bateri moderne makine mund të ruajë 250 vat-orë energji për çdo kilogram litium-jon. Një kilogram hidrogjen, ndërkohë, ka 33,200 nga ato vat-orë për kilogram. Jo, nuk është gabim. Po, hidrogjeni është më shumë se 100 herë më i dendur në energji sesa një bateri li-jonike.”

“Mjetet elektrike me bateri janë jashtëzakonisht efikase. Në varësi të modelit, ato mund të mburren me një efikasitet të mirë në rrota prej rreth 70 deri në 80 përqind. Për krahasim, një automjet elektrik me energji me qeliza karburanti hidrogjeni (FCEV) është pozitivisht i kursyer, me një efikasitet të përgjithshëm diku rreth 30 deri në 35 për qind… Fakti mbetet se konvertimi i energjisë elektrike në hidrogjen vetëm për ta kthyer atë përsëri nuk do të jetë kurrë. po aq efikas sa ushqyerja direkte e një baterie.”

Sipas këtij raporti, koha më e shkurtër e karburantit është ajo që kursen qelizat e karburantit me hidrogjen. Stacionet aktuale të karikimit kërkojnë rreth 6 orë për të furnizuar me karburant një gjysmërimorkio me bateri me rreze prej 500 miljesh. Por Toyota dhe Kenworth tashmë kanë gjysmërimorkio me hidrogjen që mund të mbushen me karburant në 15 minuta. Ky është një ndryshim i lojës për transportin me kamion të gjatë me zero karbon.

Kamionë me hidrogjen nga Hyzon.

Megjithëse bateritë litium-jon janë tregu komercial për automjetet elektrike të pasagjerëve dhe të tjerë të lehtë, fuqia e hidrogjenit po testohet për transportin në distanca të gjata me një sistem shtytjeje me peshë më të lehtë.

Hyzon Motors është një kompani në Rochester, Nju Jork, që zhvillon qelizat e karburantit dhe ndërton kamionë. Pas kërkimeve për 20 vjet, Hyzon ka dalë me pirgje qelizash karburanti që kanë fuqinë më të lartë në botë, janë më të lehta në peshë për rreth gjysmën dhe janë më të lira përgjysmë.

Kamionët pilot pritej të ishin në rrugë deri në këtë vit, 2022. Për kamionin më të vogël, 5 cilindra hidrogjeni mund të ruhen në një raft të vetëm. Një version i dytë është projektuar për të mbajtur 10 cilindra hidrogjeni për udhëtime më të gjata.

Nevoja të tjera për karburant hidrogjen.

Në tranzicionin larg nga energjitë fosile drejt burimeve të rinovueshme, ekzistojnë të ashtuquajturit sektorë të vështirë për t'u pakësuar që nuk mund të elektrizohen lehtësisht për të përdorur energjinë e gjelbër.

Si dhe kamionët me distanca të gjata, avionët dhe anijet janë raste kur bateritë do të ishin shumë të mëdha ose shumë të rënda për t'u transportuar. Hidrogjeni përmban rreth tre herë më shumë energji për kilogram naftë ose benzinë.

Furrat industriale me qymyr janë shumë të nxehta ose shumë të shtrenjta për t'u ngrohur nga energjia elektrike e gjelbër. Në vend të qymyrit, naftës ose gazit natyror, hidrogjeni mund të funksionojë si lëndë djegëse për të siguruar nxehtësinë e jashtëzakonshme të nevojshme në furrat e shpërthimit për të krijuar çelik të gjelbër. Prodhuesi suedez i çelikut SSAB AB po bashkohet me Volvo Cars për të zhvilluar çelik pa fosile. Volvo do të jetë kompania e parë automobilistike që teston dhe përdor çelikun e gjelbër në një makinë konceptuale. Prodhimi komercial i çelikut të gjelbër është planifikuar të fillojë në vitin 2026.

Jeshile kundrejt hidrogjenit blu.

Hidrogjeni jeshil prodhohet nga elektroliza e ujit, por kjo është joefikase. Sipas Musk, sasia e energjisë së kërkuar - energjia elektrike që në mënyrë ideale duhet të jetë e gjelbër plus energji për të ngjeshur dhe lëngëzuar hidrogjenin - është tronditëse.

Hidrogjeni blu është një formë alternative e bërë nga gazi metan. 99% e hidrogjenit të prodhuar sot është hidrogjen blu, sepse është shumë më i lirë se hidrogjeni jeshil. Por është një premisë e rreme kur ofrohet si një zgjidhje pa karbon për ruajtjen e karburantit ose energjisë.

Gazi metan përdoret si lëndë e parë në procesin e prodhimit të hidrogjenit blu. Metani vjen nga shpimi dhe thyerja e puseve të gazit ose naftës, ku ndezja e gazit dhe rrjedhjet e metanit në puse dhe tubacione mund të shtojnë ndjeshëm ngrohjen globale. Pra, një energji fosile e gazuar përdoret për të prodhuar një hidrogjen pa karbon nga energjia.

Por nuk është saktësisht pa karbon, pasi dekompozimi kimik i metanit çon në hidrogjen dhe një biprodukt, CO2, i cili në vetvete është një gaz kryesor serrë (GHG) që duhet asgjësuar.

Midis këtyre dy negativeve qëndron një lëndë djegëse pa karbon që digjet për të prodhuar vetëm ujë. Një mënyrë se si mund të përmirësohet procesi është duke marrë lëndën e parë të metanit nga burimet e biogazit, si p.sh. landfillet ose plehu i lopës.

Hidrogjeni është i lëvizshëm.

Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë (IEA) vuri në dukje një avantazh tjetër të ruajtjes së hidrogjenit. Është kompakt si lëng dhe mund të transportohet me kujdes në distanca të gjata. Për shembull, vende si Australia me burime të mëdha të burimeve të rinovueshme diellore dhe të erës mund të prodhojnë hidrogjen me elektrolizë dhe ta transportojnë atë me cisterna në qytetet e uritur nga energjia në Azinë Juglindore.

Prodhimi i hidrogjenit në New Mexico

BayoTech është një kompani që në fakt prodhon lëndë djegëse hidrogjeni në Nju Meksiko. BayoGas Hub pretendon për një gjenerator më të vogël dhe më efikas që e bën hidrogjenin më të lirë dhe me gjurmë më të ulët karboni sesa impiantet e mëdha të centralizuara që shpërndajnë hidrogjen tek prodhuesit kimikë dhe rafineritë.

Lëndët e para mund të jenë gaz natyror i pastër ose burime të tjera të rinovueshme të biogazit që mund të prodhojnë hidrogjen që është negativ ndaj karbonit.

Tre qendra hidrogjeni po vendosen në SHBA në vitin 2022, me plane për të zgjeruar rrjetin në MB dhe globalisht. Secila nga qendrat e hidrogjenit në rrjetin e BayoTech prodhon 1-5 ton hidrogjen çdo ditë. Hidrogjeni shpërndahet në nivel lokal në rimorkio transporti me presion të lartë që mbajnë cilindra gazi.

Për planet e tyre të tranzitit masiv, qyteti i Champaign-Urbana në Illinois ka një flotë në rritje të autobusëve elektrikë me qeliza karburanti hibrid dhe hidrogjen. Qyteti vendosi dy autobusë me karburant hidrogjeni në vitin 2021.

Përpara se të përfundonte gjeneratori i hidrogjenit në vend. BayoTech u thirr për të ofruar hidrogjen portativ në kamionët e transportit me presion të lartë, të cilët ngarkonin qelizat e karburantit në mënyrë që punonjësit të mund të testonin autobusët.

Sipas BayoTech, autobusët me qeliza të karburantit me hidrogjen funksionojnë njësoj si autobusët konvencionalë me naftë, por me emetime të gazrave serrë në tubacion zero. Përparësitë ndaj motorëve elektrikë me bateri përfshijnë një distancë prej 300 miljesh, një kohë karburanti prej vetëm 10 minutash dhe stacione karburanti që mund të strehojnë deri në 100 autobusë.

Është e dukshme që një pjesë e madhe parash - 8 miliardë dollarë - ishte caktuar në Aktin e Infrastrukturës të vitit 2021 për të ngritur pastërtinë qendrat e hidrogjenit, të paktën katër prej tyre, në të gjithë SHBA-në.

Vizioni i hidrogjenit të BP në Teesside, MB.

Në vitin 2020, bp u rikthye si një kompani e integruar siç përmblidhet në Outlook-in e saj të Energjisë 2020.

Sipërmarrja e tyre e fundit me burime të rinovueshme është hidrogjeni Teesside, duke iu referuar një qendre industriale në bregun verilindor të Anglisë.

La vizioni është për Teesside për t'u bërë një qendër e madhe hidrogjeni për transportin në aviacion, transport dhe kamionë të rëndë – të gjithë sektorët ku është e vështirë të përdoret energjia e baterisë. Por koncepti do të përfshijë gjithashtu energjinë për industritë e vështira për t'u pakësuar si çimentoja dhe prodhimi i çelikut.

Plani origjinal, i quajtur H2Teesside, do të gjeneronte hidrogjeni blu nga dekompozimi i metanit, CH4, ndërsa biprodukti i CO2 do të kapej dhe do të varrosej nën oqean nga një proces i quajtur CCS.

Shtimi i fundit HyGreen do të elektrolizojë ujin në hidrogjen i gjelbër dhe oksigjen. Kjo është më e shtrenjtë për shkak të kostos së elektrolizës dhe energjisë elektrike të pastër nëse përdoret.

Bp ka nënshkruan një mirëkuptim me Dain
DAI
mler Truck për të inicuar infrastrukturën e nevojshme për kamionët me hidrogjen me qeliza karburanti në MB.

Projektet Teesside të bp rrjetë me synimet e qeverisë së Mbretërisë së Bashkuar. Të kombinuara, HyGreen dhe H2Teesside mund të gjenerojnë 1.5 GW prodhim hidrogjeni dhe të japin 30% të objektivit të qeverisë prej 5 GW deri në vitin 2030.

Marrëveshje.

Ka dy negative të mëdha që pengojnë përfitimet e hidrogjenit blu dhe e lënë atë me një gjurmë të konsiderueshme karboni. Hidrogjeni jeshil është shumë i shtrenjtë për momentin.

Sipas Energjia Rystad, një industri e karburantit me hidrogjen të përballueshëm dhe më të gjelbër, e cila tani është e shtrenjtë, do të jetë shumë pak vonë. Deri në vitin 2050, vetëm 7% e energjisë globale do të jetë hidrogjen për të shërbyer një industri të veçantë për karburantin e aviacionit, transportit detar dhe fabrikave të metaleve dhe kimikateve.

Pavarësisht parashikimeve të kufizuara të Rystad për të ardhmen e hidrogjenit, dhe dënimit të Elon Musk të hidrogjenit si një ruajtje për energji, duket se hidrogjeni do të luajë një rol aktiv në ruajtjen e energjisë.

Projektet e vogla dhe të mëdha të hidrogjenit janë në fazat e planifikimit, ose tashmë funksionojnë, dhe inovacioni i mëtejshëm do të çimentojë vlerën e hidrogjenit si një komponent i veçantë i një të ardhmeje me karbon të ulët.