Hydrogencellebiler er allerede markedsført av selskaper som Hyundai, Honda og Toyota, samt flere andre kinesiske selskaper. Men transport er langt fra den eneste retningen på hydrogenenergi.
I løpet av de siste års høyprofilerte nyheter om miniatyr "solfliser", om enorme vindmøller til havs, om underjordisk lagring av CO2, om Tesla lagringsenheter og andre herligheter i Energiewende (energiovergang), er det ennå ikke veldig leselig, men den fjerne torden fra alle tradisjonelle oljeleverandører er allerede hørt strøm og gass. Dette tordenværet kan passere i det fjerne, eller det kan ødelegge hele den tradisjonelle virksomheten til energigiganter og samtidig økonomiene til land som eksporterer hydrokarboner, eller det kan bli et livgivende regn, som støtter fremveksten av den nye økonomien.
Dette nye angrepet er bare det vanligste elementet i universet. Hydrogen. Noen prognoser rundt dette elementet i løpet av tretti år vil det være en industri med en årlig omsetning på to og en halv billion dollar og tretti millioner arbeidsplasser, som vil kunne fortrenge nesten 20% av fossilt brensel fra verdensøkonomien.
La oss prøve å finne ut hva sjansene for disse scenariene er.
Hvor kom han fra?
Siden Lavoisier navngav hydrogen for to hundre og trettifem år siden, har han vært i stand til å innta en fremtredende plass i industrien. Hydrogen brukes til å produsere metanol, ammoniakk og spiselig margarin, og olje blir bearbeidet med den. Det er umulig å "ta fra naturen" hydrogen i sin rene form, så andre stoffer må bearbeides - hovedmetoden for produksjonen fortsetter å være dampreformering av hydrokarboner. Verden produserer rundt sekstifem millioner tonn hydrogen på bare et år (hvis vi sammenligner: produsert naturgass nesten førti ganger mer).
Vi gjorde oppmerksom på de spesielle egenskapene til hydrogen som drivstoff i midten av forrige århundre - forbrenningsvarmen er flere ganger høyere enn bensin, naturgass eller diesel med samme masse, og det genereres ingen utslipp, bare vanndamp. I USA i 1970 var det publikasjoner om hvordan man skulle overføre transport til hydrogendrivstoff, samtidig ble begrepet "hydrogenøkonomi" populært - dette er et slags fremtidens bilde, der amerikanske byer fullstendig beveger seg bort fra "hydrokarbonøkonomien", hydrogen brukes som drivstoff for hjem, biler, kraftverk og energi lagres med hydrogen og produseres med vind og sol der det trengs. Med andre ord er hydrogenøkonomien basert på hydrogen som den mest miljøvennlige og allsidige energibæreren som kobler til varmekraft,kraft- og transportsektoren. Snart kom oljekrisen, og utviklingen av hydrogentransport fikk større betydning. Så for eksempel i USSR på 1980-tallet dukket det opp "hydrogen" RAF-minibusser, et fly basert på Tu-154, og en hydrogenrakettmotor for "Energia". Skjebnen til dette prosjektet er uunngåelig - for eksempel tok det minst en tredjedel av det brukbare volumet av kupeen som ble tildelt til drivstofftanker i flyet, noe som påvirket transportkostnadene i stor grad. I flyet måtte minst en tredjedel av det nyttige volumet i kupeen tildeles til drivstofftanker, noe som påvirket transportkostnadene i stor grad. I flyet måtte minst en tredjedel av det nyttige volumet i kupeen tildeles til drivstofftanker, noe som påvirket transportkostnadene i stor grad.
Salgsfremmende video:
Hvorfor har det ikke ordnet seg ennå?
Det var ingen global overgang av transport til hydrogen i det tjuende århundre - kostnadene for en kilometer kjørt på hydrogen var mye høyere enn på vanlig drivstoff. Hovedårsaken er de høye kostnadene: å produsere hydrogen fra hydrokarboner (dampreformering) eller vann (elektrolyse) krever mye energi. I tillegg er dampreformering av hydrokarboner ledsaget av frigjøring av en klimagass - CO2, for å bekjempe som blant annet ideen om å overføre transport til hydrogen ble rettet. Produksjonen av hydrogen ved bruk av elektrolyse (spaltning av vann til oksygen og hydrogen ved bruk av elektrisitet) viste seg å være enda dyrere enn dampreformering, og for å produsere den nødvendige elektrisiteten var det nødvendig å brenne drivstoff med alle utslipp. Alt dette reduserte den opprinnelige interessen litt,og hydrogenøkonomien som helhet, frem til slutten av det tjuende århundre, forble bare "fremtidens bilde".
Hva har forandret seg?
"Energiovergangen" i den globale elektriske kraftindustrien førte til en rask utvikling av fornybar energi på 2000 - 2010-tallet, først og fremst sol- og vindproduksjon. Kostnadene for disse teknologiene synker stadig (nåverdien av elektrisitet fra sol- og vindproduksjon i USA, ifølge Lazard, falt med 70-80% i 2009-2016). Markedet vokser raskt (i 2016, ifølge IRENA, ble 71 GW solcelleanlegg og 51 GW vindkraftverk satt i gang i verden, og i 2017 forventes henholdsvis 90 og 40 GW å bli bekreftet) - I løpet av bare de to siste årene har flere vind- og solproduksjonskapasiteter blitt bestilt i verden enn den totale kapasiteten til alle kraftverkene i Unified Energy System i Russland.
Årlige investeringer i sektoren utgjør mer enn $ 250 milliarder dollar - dobbelt så mye som investeringer i fossil brenselproduksjon. Prisjournaler for solenergi i Mexico, Dubai, Peru, Abu Dhabi, Chile, Saudi-Arabia, vindkraft i Brasil, Canada, Tyskland, India, Mexico og Marokko har nådd nivået på rundt 1,7 rubler per kWh (når man sammenligner: innbyggere i Moskva og regionen betaler to til tre ganger mer for strøm i hjemmene deres).
Som det internasjonale energibyrået spår, vil andelen elektrisitetsproduksjon fra sol- og vindkraftverk i verden innen 2040 være fra 13% til 34% (i 2016 - 5%). Det er tydelig at andelen av disse kildene i noen regioner vil være enda større.
Så overfører elektrisk kraftindustri i økende grad til generasjonskilder som er stokastiske og avhengig av tid på døgnet og klimatiske forhold. Påvirkningen av svingninger i generasjonen ved vind- og solkraftverk (når solen plutselig slutter å skinne og vinden blåser) på kraftsystemet, hvis deres andel i regionen er høy, kan sammenlignes med den kaotiske slå på / av en stor kraftvarme - flere ganger om dagen. I tillegg genererer noen ganger disse stasjonene mye mer enn alle forbrukere av kraftsystemet trenger, og da viser kostnadene for strøm seg å være "negative" - slike nyheter kommer jevnlig fra for eksempel Tyskland.
Vi lærte hvordan vi takler slike svingninger ved å lage energilagringsenheter som "lader" i perioder med overflødig energi og "utladning" i perioder med energimangel. Hvis rollen som slike lagringsenheter i det tjuende århundre bare ble spilt av pumpede lagringsstasjoner, utvikles i dag elektrokjemiske lagringsenheter, hvorav den mest kjente er Teslas "ferske" prosjekter i California og Australia. Navigant Research spår en økning i den årlige idriftsettelsen av lagringskapasitet for fornybare energikilder fra omtrent 2 GW i 2018 til 24 GW i 2026 - tolv ganger på åtte år. Årlig omsetning i dette markedet vil vokse proporsjonalt til 24 milliarder dollar innen 2026.
Det økende behovet for energilagring fikk folk til å tenke nytt om hydrogen.
Fornybar energi - på bensinstasjoner
Det var mulig å produsere hydrogen ved elektrolyse før, men da var det nødvendig å bruke energien fra tradisjonelle termiske kraftverk som brenner drivstoff. Når det gjelder overskudd og billig strøm fra sol- og vindparker, fri for CO2-utslipp, hvorfor ikke konvertere den til hydrogen, som for eksempel kan brukes som et rent drivstoff til biler? Dessuten vil dette gjøre det mulig å forlate hydrokarboner som råvarer for hydrogenproduksjon. Mange innovative selskaper i Europa og verden følger nøyaktig denne veien. UK-basert ITM Power deltar i prosjektet Hydrogen Mobility Europe (H2ME), som tar sikte på å lansere et nettverk av tjuenio hydrogenfyllestasjoner i ti europeiske land innen 2019.som skal betjene to hundre hydrogenbrenselcellebiler og hundre tjuefem hybridbiler. Sveriges Nilsson Energy spesialiserer seg på nettisolerte løsninger som bruker sol- og vindenergi for å generere og lagre hydrogen og bruke det til å brenne biler og kraftbygg.
Hydrogencellebiler er allerede markedsført av Honda, Toyota, Hyundai og en rekke kinesiske selskaper. Målvisjonen for det internasjonale konsortiet Hydrogen Council, som ble grunnlagt i Davos i 2017 av de største industriselskapene under ledelse av Toyota, er mer enn 400 millioner personbiler, 15-20 millioner lastebiler, 5 millioner busser som kjører på hydrogen innen 2050 (det vil si omtrent 20-25% av Total). 78% av de globale bildirektørene som KPMG har undersøkt i 2017, tror slike kjøretøyer vil være et gjennombrudd i elbilsektoren, og overskygger batteridrevne biler.
Men transport er langt fra den eneste retningen.
Hydrogen til hvert hjem
Stasjonære brenselceller (brenselceller) - en dynamisk utviklende teknologi som lar deg skaffe elektrisk og termisk energi fra hydrogen eller naturgass direkte i husområdet eller i kjelleren i huset. Det er bare ett utslipp når du bruker hydrogen - rent vann som kan brukes til klimaanlegg. Kompakte modulære enheter på størrelse med et kjøleskap er helt stille. I følge prognosen fra Navigant Research vil kapasiteten til stasjonære brenselceller vokse fra 500 MW i 2018 til 3000 MW i 2025.
Slike installasjoner er kombinert med fornybare energikilder, elektrolysatorer, energilagringsenheter og gjør det mulig å lage fullverdige autonome energikilder for husholdningen. Den nåværende kostnaden for elektrisitet fra naturgassbrenselceller i USA er ifølge Lazard ($ 106–167 per MWh) allerede omtrent lik indikatorene på kjernekraft (112–183 dollar per MWh) og kull ($ 60–231 per MWh) kraftverk og mindre enn nåverdien av individuelle solcellepaneler på taket ($ 187–319 per MWh). I Japan var det allerede mer enn 120 000 slike installasjoner i 2014, takket være store statlige subsidier, og målverdiene er mer enn 1 million innen 2020 og mer enn 5 millioner innen 2030.
Når teknologiene blir billigere (masseproduksjon, standardisering) og når deres selvforsyning, planlegger den japanske regjeringen å begynne å introdusere brenselceller med hydrogen - det forventes at dette vil skje innen 2030. Drivstoffceller er utvilsomt det viktigste, lovende segmentet med distribuerte energiteknologier, og potensialet i Russland, ifølge en fersk undersøkelse fra Skolkovo-skolens energisenter, er tilstrekkelig til å dekke minst halvparten av behovet for å generere kapasiteter innen 2035.
Kraft og gass
Hydrogen hentet fra fornybare energikilder kan blandes til gasstransmisjon og gassdistribusjonsnett. En slik stasjon har vært i drift i Frankfurt am Main siden 2014, og har lagt opp til 2% hydrogen til det lokale gassdistribusjonsnettet (en slik begrensning av hydrogeninnholdet gjør det mulig å ikke endre noe som helst verken i nettverkene eller forbrukerne). Det er flere lignende objekter i Tyskland, de finnes også i Italia, Danmark, Nederland. Noen ganger blandes hydrogen til biogass, noe som øker verdien.
I Storbritannia blir hydrogen seriøst betraktet som en måte å drastisk redusere utslippene fra husholdningene (85% av husholdningene i landet forbrenner naturgass til oppvarming). For byen Leeds, med en befolkning på mer enn 780 000 mennesker, ble det i 2017 gjennomført en detaljert vurdering av investeringsbehovet for fullstendig konvertering av gasstilførselssystemet til hydrogen - fra å erstatte kjeler hos forbrukere til opprettelse av underjordiske hydrogenlagrings- og dampreformeringsenheter. Mengden av investeringer er estimert til hundre og seksti milliarder rubler. Dette prosjektet skal skaleres til hele landet, spesielt siden britiske byer i løpet av 1800-tallet og første halvdel av 1900-tallet allerede brukte kunstig "bygass" som inneholder opptil 50% hydrogen. I mellomtiden planlegger gasselskaper gradvis å øke andelen hydrogen til 20%,unngå storskala gjenoppbygging av gassnett og kjeler hos forbrukere.
Siden 2013 har japanske selskaper diskutert med RusHydro muligheten for å opprette et hydrogenproduksjonsanlegg i det russiske fjerne Østen ved bruk av kraft-til-gass-teknologi for eksport. Den japanske sides beregninger er først og fremst basert på bruk av billig strøm fra vannkraftverk. I henhold til en avtale som ble inngått på Eastern Economic Forum høsten 2017, skal Kawasaki Heavy Industries oppdatere mulighetsstudien for dette prosjektet. Etter hvert som infrastrukturen i Fjernøsten utvikler seg og kostnadene for elektrolyse og hydrogenlogistikkteknologier synker, vil åpenbart interessen for slike prosjekter bare øke. Tatt i betraktning det enorme potensialet for fornybar energi i denne regionen, kan man forutsi fremveksten av lovende eksportprosjekter her.
Hydrogen - integrator av gasskjemi og energi
Men det mest imponerende prosjektet er nå i Nord-Nederland. I denne regionen, som ligger rett over Groningen-gassfeltet (årsaken til den "nederlandske sykdommen"), har biogassenergi økt i flere år. Allerede for fem år siden kjørte biler gjennom gatene på grønn gass - biometan produsert her fra avfallet fra regionens landbruksindustri med et område på to Moskva. Det er ikke overraskende at det var her, med støtte fra EU, at Chemport Europe-prosjektet ble lansert for et år siden, hvor hovedmålet er å skape en fullverdig gass-kjemisk klynge som utelukkende opererer på lokale biologiske ressurser og hydrogen med null CO2-utslipp. Woody biomasse blir behandlet, karbohydratene som dannes i prosessen brukes i kjemi. Elektrisitet fra havvindmøller omdannes til hydrogen og oksygen av elektrolysatorer. Oksygen og hydrogen brukes i kjemi, og oksygen er også involvert i gassifiseringen av prosessert biomasse fra lokale felt på over en million hektar. Forgassing gjør det mulig å oppnå syntetisk gass - en ren blanding av hydrogen, CO2 og CO. Der tilsettes også rent hydrogen fra vindturbiner. Fra denne gassen oppnås salpetersyre, metanol, etylen, propylen, butylen - stoffer som helt kan fortrenge olje og naturgass fra sine stabile posisjoner som råvarer for den kjemiske industrien.som fullstendig kan fortrenge olje og naturgass fra sine stabile posisjoner som råvarer for den kjemiske industrien.som fullstendig kan fortrenge olje og naturgass fra sine stabile posisjoner som råvarer for den kjemiske industrien.
Prosjektinitiatorene erklærer deres ønske om å bringe kostnadene for syntetisk gass nærmere kostnadene for naturgass. Syngass kan sendes for flytning (bio-LNG), tankes av kjøretøy og brukes til andre klassiske behov.
Den første investeringen i prosjektet er € 50 millioner, hvorav € 15 millioner gis av tilskudd fra EU.
Hydrogen Olympic Village
En olympisk landsby bygges i Tokyo for OL i 2020, som vil motta opptil 17 000 gjester. Den viktigste energikilden i landsbyen vil være hydrogen: biler, bensinstasjoner, brenselceller, varme og elektrisitet i hus, gass i ovner og kjeler - alt dette vil gå på hydrogen.
Er alt så skyfritt?
Blant skeptikerne til hydrogenenergi er ikke bare konservative, men også for eksempel Elon Musk (selv om han selvfølgelig har en interessekonflikt: Teslas litium-ion-batterier er en direkte konkurrent til kraft-til-gass-teknologi). Det indikerer farene ved å håndtere hydrogen under lagring: lekkasjer er nesten umulige å oppdage, og det er potensial for en eksplosiv blanding. Noen innbyggere i Tokyo har uttrykt lignende bekymringer. Om det er mulig å effektivt og billig løse disse problemene på bakgrunn av utviklingen av konkurrerende teknologier, vil tiden vise. I mellomtiden fortsetter brennstoffpåfyllingsstasjoner å vises i sentrum av verdens hovedsteder.
Spill er allerede plassert
Så langt er globale investeringer i hydrogenenergi estimert til rundt 0,85-1,4 milliarder euro per år, ifølge forskjellige estimater. Hydrogen Council-konsortiet planlegger å investere 13 milliarder dollar over fem år i hydrogenfyllestasjonsnettverk og hydrogenbiler. Ifølge det amerikanske energidepartementet sysselsetter allerede brenselcellsektoren 16 000 borgere (med et vekstpotensial på opptil 200 000), og økonomisk støtte fra det amerikanske regjeringsbudsjettet har vært rundt 100 millioner dollar i året i mange år. Flere dusin selskaper, forskningssentre og universiteter rundt om i verden jobber for å redusere kostnadene for hydrogenteknologier, spesielt er målet å redusere kostnadene for hydrogenproduksjon ved elektrolyse fra $ 11,5 til $ 5,7 per kilo,samt redusere kostnadene for brenselceller (tre til fem ganger) og hydrogenlagring (to til tre ganger). Når disse målene oppnås, vil "hydrogenøkonomien" tydeligvis være mye nærmere oss enn den nå kan tenkes.
Hvordan vil dette påvirke de globale olje- og gassmarkedene? Hva vil dette bety for russisk økonomi? Hvordan finner vi vår plass i hydrogenøkonomiens verden? Alt dette er spørsmål, svarene som må forberedes nå.
