Onko Elon Musk oikein vai väärin hylätä vedyn käytön vähähiiliseen energian varastointiin?

Tilanne on siirtymässä fossiilisesta energiasta uusiutuviin. Yksi keskeinen näkökohta tässä on liikenne bensiini- tai dieselajoneuvoilla ja sen siirtyminen akuilla tai vedyllä toimiviin sähkömoottoreihin. Fossiilisten polttoaineiden teollisuuden tulisi olla huolissaan kestävän liikenteen tehokkuudesta ja kustannuksista, koska se ratkaisee siirtymänopeuden, joka todennäköisesti vaikuttaa öljyntuotannon laskuun ja kenties itse öljy- ja kaasuteollisuuteen.

Elon Musk tuntee akut. Hän rakentaa niitä: kuljettaakseen autoja ja kuorma-autoja toisessa kirjanpidossa, ja toisessa kirjanpäässä verkkokokoisia behemotteja, jotka varastoivat ja stabiloivat sähköä satoihin koteihin ja kaupallisiin yrityksiin.

Viime viikolla, 12, Musk sanoi vety "on typerin asia, jonka voin kuvitella energian varastoimiseksi." Tämä ei ole ensimmäinen kerta, sillä Musk on esittänyt vastaavia negatiivisia kommentteja viime vuosina. Muutama vuosi sitten Musk kertoi toimittajille, että vetypolttokennot olivat "erittäin typeriä".

Tyhmä vetyvaraston kommentti oli laaja lausunto. Viittasiko Musk sähkön verkkovarastointiin? Tai varastointiin sähköajoneuvoihin – sähköautoihin, kuten henkilöautoihin ja linja-autoihin? Tai molemmat?

Katsotaanpa syvällisemmin vetyenergian sovelluksia ja sen roolia sähkön varastoinnissa akkujen sijaan.

Vedyn verkkovarastointi.

Ensi silmäyksellä vaikuttaa siltä, ​​että Musk puhui sähkön varastoinnista verkkomittakaavassa, koska hän puhui valtavista nestemäisen tai kaasumaisen vetypolttoaineen säiliöistä, joita tarvittaisiin vedyn varastointiin. Toinen raportti tukee tätä.

Mutta älä unohda Teslan suuria akkuja
TSLA
grid-mittakaavaiset rakenteet ovat myös valtavia. Tuohon aikaan, suurin iso akku maailmassa Tesla rakensi sen vuonna 2017 Hornsdalessa, Australiassa varastoimaan 100 megawattia (MW) sähköä. Vuonna 2020 se nostettiin 150 MW:iin.

Akku varastoi ja stabiloi sähköä tuulipuistoista, jotka tekevät sähköstä Etelä-Australiassa lähes hiilivapaata. Akku voi antaa virtaa 8,000 24 talolle 30,000 tunnin ajan tai yli XNUMX XNUMX talolle yhden tunnin ajan.

Mutta Musk saattoi puhua vedystä voimanlähteenä autoissa ja kuorma-autoissa…

Vetyenergia henkilö- ja kuorma-autoihin.

Ylivoimaisesti yleisin sähköautojen virtalähde on akkuihin varastoitu sähkö.

Mutta sähköä voidaan hankkia kemiallisesta polttokennosta, jossa vety reagoi hapen kanssa akkumaisessa kennossa tuottaakseen sähköä ja vettä. Polttokennoja on monia erilaisia. Mutta vety on syttyvää ja voi aiheuttaa tulipaloja tai räjähdyksiä. Polttokenno voi olla vaarallinen, varsinkin jos sähköauto kaatuu.

Vetypolttokennoilla on tiettyjä etuja: (1) paljon suurempi energian varastointitiheys kuin litiumioniakuissa, (2) suurempi ajomatka, (3) kevyempi ja vie vähemmän tilaa ja (4) paljon lyhyempi latausaika.

Hämmentävässä Twitter-kommentissa tämän vuoden huhtikuun 1. Musk ilmoitti että hän esittelee Tesla-autoja, joissa käytetään vetypolttokennoja. Tämä näyttää olevan fiksu aprillipila.

Sähköajoneuvojen akkujen olennaiset edut ja haitat verrattuna vetypolttokennoihin on dokumentoitu. Tässä on yhteenveto:

”Nykyaikainen auton akku voi varastoida 250 wattituntia energiaa jokaista litiumionikiloa kohden. Kilossa vetyä on sitä vastoin 33,200 100 wattituntia kiloa kohden. Ei, se ei ole virhe. Kyllä, vety on yli XNUMX kertaa niin energiatiheä kuin litiumioniakku."

”Akkukäyttöiset sähköajoneuvot ovat ilmiömäisen tehokkaita. Mallista riippuen niiden tehokkuus on noin 70-80 prosenttia. Vertailun vuoksi, vetypolttokennokäyttöinen sähköajoneuvo (FCEV) on positiivisesti hillitty, ja sen kokonaishyötysuhde on noin 30–35 prosenttia… Tosiasia on, että sähkön muuntaminen vedyksi vain sen muuntamiseksi takaisin ei tule koskaan olemaan yhtä tehokasta kuin akun syöttäminen suoraan."

Tämän raportin mukaan lyhyempi tankkausaika säästää vetypolttokennoja. Nykyiset latausasemat vaativat noin 6 tuntia tankkaamaan 500 mailin kantaman akkukäyttöinen puoliperävaunu. Mutta Toyotalla ja Kenworthilla on jo vetypuoliperävaunut, jotka voidaan tankata 15 minuutissa. Tämä on pelin muuttaja nollahiiliseen pitkän matkan kuljetusliikenteeseen.

Hyzonin vetyautot.

Vaikka litiumioniakut ovat matkustajien ja muiden kevyiden sähköautojen kaupalliset markkinat, vetyvoimaa testataan pitkän matkan kuljetuksissa kevyemmällä propulsiojärjestelmällä.

Hyzon Motors on yritys Rochesterissa, New Yorkissa kehittää polttokennoja ja rakentaa kuorma-autoja. Tutkittuaan 20 vuotta Hyzon on keksinyt polttokennopinoja, jotka ovat tehokkaimpia maailmassa, ovat painoltaan noin puolet kevyempiä ja puolet halvempia.

Pilottiautojen odotettiin olevan tien päällä tähän vuoteen 2022 mennessä. Pienimmässä kuorma-autossa 5 vetysylinteriä mahtuu yhteen telineeseen. Toinen versio on suunniteltu 10 vetysylinterille pidempiä matkoja varten.

Muut vetypolttoaineen tarpeet.

Siirtymässä fossiilisista energialähteistä uusiutuviin energialähteisiin on niin sanottuja vaikeasti hillitseviä sektoreita, joita ei voida helposti sähköistää käyttämään vihreää sähköä.

Sekä kaukoliikenteen kuorma-autot, lentokoneet ja laivat ovat tapauksia, joissa akut ovat liian suuria tai liian painavia kuljettaakseen. Vety sisältää noin kolme kertaa enemmän energiaa kiloa kohti dieseliä tai bensiiniä.

Teolliset hiilikäyttöiset uunit ovat liian kuumia tai liian kalliita lämmitettäväksi vihreällä sähköllä. Hiilen, öljyn tai maakaasun sijasta vety voi toimia polttoaineena tuottamaan massuuneissa tarvittavaa valtavaa lämpöä luoda vihreää terästä. Ruotsalainen teräksenvalmistaja SSAB AB tekee yhteistyötä Volvo Carsin kanssa kehittääkseen fossiilivapaata terästä. Volvo on ensimmäinen autoyhtiö, joka testaa ja käyttää vihreää terästä konseptiautossa. Viherteräksen kaupallisen tuotannon on suunniteltu alkavan vuonna 2026.

Vihreä vastaan ​​sininen vety.

Vihreää vetyä valmistetaan veden elektrolyysillä, mutta tämä on tehotonta. Muskin mukaan, tarvittava energiamäärä – sähkö, jonka pitäisi olla ihanteellisesti vihreää sekä energiaa vedyn puristamiseen ja nesteyttämiseen – on huikea.

Sininen vety on vaihtoehtoinen muoto, joka on valmistettu metaanikaasusta. Nykyään tuotetusta vedystä 99 % on sinistä vetyä, koska se on paljon halvempaa kuin vihreä vety. Mutta se on väärä lähtökohta, kun sitä tarjotaan hiilivapaana ratkaisuna polttoaineen tai energian varastointiin.

Metaanikaasua käytetään raaka-aineena sinisen vedyn valmistusprosessissa. Metaani tulee kaasu- tai öljykaivojen poraamisesta ja murtamisesta, joissa kaasun soihdutus ja metaanivuodot kaivoissa ja putkissa voivat lisätä merkittävästi ilmaston lämpenemistä. Joten yhtä hiilihapotettua fossiilista energiaa käytetään hiilittömän vedyn tuottamiseen energiasta.

Mutta se ei ole täysin hiiletön, koska metaanin kemiallinen hajoaminen johtaa vetyyn ja sivutuotteeseen, CO2:een, joka itsessään on tärkein kasvihuonekaasu (GHG), joka on hävitettävä.

Näiden kahden negatiivin välissä on hiiletön polttoaine, joka palaa tuottaen vain vettä. Yksi tapa parantaa prosessia on hankkia metaanisyöttö biokaasulähteistä, kuten kaatopaikoista tai esimerkiksi lehmänlannasta.

Vety on kannettava.

Kansainvälinen energiajärjestö IEA viittasi toiseen etuun vedyn varastoinnista. Se on kompakti nestemäisenä ja sitä voidaan kuljettaa varovasti pitkiä matkoja. Esimerkiksi Australian kaltaiset maat, joissa on paljon uusiutuvia aurinko- ja tuulienergian lähteitä, voisivat tuottaa vetyä elektrolyysillä ja kuljettaa sitä tankkerilla Kaakkois-Aasian energian nälkäisiin kaupunkeihin.

Vedyn tuotanto New Mexicossa

BayoTech on yritys, joka tuottaa itse asiassa vetypolttoainetta New Mexicossa. BayoGas Hub vaatii pienempää ja tehokkaampaa generaattoria, joka tekee vedystä halvempaa ja pienemmän hiilijalanjäljen kuin suuret keskitetyt laitokset, jotka toimittavat vetyä kemikaalien valmistajille ja jalostamoille.

Raaka-aineet voivat olla puhdasta maakaasua tai muita uusiutuvia biokaasulähteitä, jotka voivat tehdä hiilinegatiivista vetyä.

Kolme vetykeskusta otetaan käyttöön Yhdysvalloissa vuonna 2022, ja verkostoa on tarkoitus laajentaa Isoon-Britanniaan ja maailmanlaajuisesti. Jokainen BayoTechin verkon vetykeskiö tuottaa 1-5 tonnia vetyä joka päivä. Vetyä toimitetaan paikallisesti kaasupulloja kuljettavissa korkeapainekuljetusperävaunuissa.

Champaign-Urbanan kaupungissa Illinoisissa on joukkoliikennesuunnitelmiaan varten kasvava hybridi- ja vetypolttokennolla varustettujen sähköbussien laivasto. Kaupunki otti käyttöön kaksi vetypolttokennobussia vuonna 2021.

Ennen kuin paikan päällä oleva vetygeneraattori valmistui. BayoTech kutsuttiin tarjoamaan kannettava vety korkeapaineisissa kuljetusautoissa, joissa polttokennot ladattiin, jotta työntekijät pääsivät testaamaan busseja.

BayoTechin mukaan vetypolttokennobussit toimivat yhtä hyvin kuin perinteiset dieselbussit, mutta ilman pakokaasupäästöjä. Edut akkukäyttöisiin sähkömoottoreihin verrattuna ovat 300 mailin toimintasäde, vain 10 minuutin tankkausaika ja tankkausasemat, joihin mahtuu jopa 100 bussia.

On huomionarvoista, että vuoden 8 infrastruktuurilaissa suuri osa rahaa – 2021 miljardia dollaria – varattiin puhtaan rakentamiseen. vetyn navat, vähintään neljä heistä kaikkialla Yhdysvalloissa.

BP:n vetyvisio Teessidessa, Isossa-Britanniassa.

Vuonna 2020 bp keksi itsensä uudelleen integroituneeksi yritykseksi, kuten sen Energy Outlook 2020 -katsauksessa esitetään.

Heidän viimeisin uusiutuva hanke on Teesside vety, joka viittaa teollisuuskeskukseen Englannin koillisrannikolla.

- visio on Teessidea varten tulla tärkeäksi vetykeskukseksi lentoliikenteessä, merenkulussa ja raskaissa kuorma-autoissa – kaikilla aloilla, joilla akkuvirran käyttö on vaikeaa. Mutta konsepti sisältäisi myös voiman vaikeasti taantuville teollisuudenaloille, kuten sementin ja teräksen valmistukseen.

Alkuperäinen suunnitelma, nimeltään H2Teesside, oli luoda sininen vety Metaanin, CH4:n, hajoamisen kautta, kun taas hiilidioksidin sivutuote talteen ja hautautuisi valtameren alle CCS-nimisellä prosessilla.

Äskettäinen HyGreen-lisäys elektrolysoisi vettä vihreä vety ja happea. Tämä on kalliimpaa elektrolyysin ja puhtaan sähkön kustannusten vuoksi, jos sitä käytetään.

Bp:llä on allekirjoittanut sopimuksen Dai kanssa
DAI
mler Truck aloittaa polttokennovetyautojen tarvittavan infrastruktuurin rakentamisen Isossa-Britanniassa.

Bp:n Teesside-projektit liittyvät Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen tavoitteisiin. Yhdessä HyGreen ja H2Teesside voisivat tuottaa 1.5 GW vetytuotantoa ja toimittaa 30 prosenttia hallituksen asettamasta 5 GW:n tavoitteesta vuoteen 2030 mennessä.

Noutoruoat.

On olemassa kaksi suurta negatiivista seikkaa, jotka haittaavat sinisen vedyn hyödyt ja jättävät sille merkittävän hiilijalanjäljen. Vihreä vety on tällä hetkellä liian kallista.

Mukaan Rystad Energy, edullinen ja vihreämpi vetypolttoaineteollisuus, joka on nyt kallis, on liian vähän liian myöhäistä. Vuoteen 2050 mennessä vain 7 % maailman energiasta on vetyä, jotta se palvelee kapean teollisuudenalaa lentoliikenteen, merenkulun sekä metalli- ja kemikaalitehtaiden polttoaineena.

Huolimatta Rystadin rajallisista ennusteista vedyn tulevaisuudesta ja Elon Muskin tuomitsemisesta vedyn energian varastoijana, näyttää siltä, ​​että vedyllä on aktiivinen rooli energian varastoinnissa.

Pienet ja suuret vetyprojektit ovat suunnitteluvaiheessa tai jo toiminnassa, ja lisäinnovaatiot vahvistavat vedyn arvoa vähähiilisen tulevaisuuden niche-komponenttina.