Kształt wody. Redukcja wodoru paliwo będzie tańsze od benzyny

0
307


Fot. Getty Images

Wodór — nowy nośnik energii w gospodarce światowej. Udział wodorowego paliwa w sektorze transportu osiągnie 25% do końca XXI wieku. Jeśli do 2030 r. ceny ropy naftowej spadną do $30-40 za baryłkę, to wodór będzie bardzo konkurencyjną alternatywą dla benzyny

Wodór staje się coraz bardziej atrakcyjne dla inwestorów, ponieważ jest on nie tylko spełnia wymagania ekologiczne, ale ogólnie jest źródłem energii o zerowej emisji. Wielu ekspertów organizacje, firmy i całe kraje zaczynają poważnie traktować go jako długoterminowej alternatywy dla paliw kopalnych топливам. Zakres stosowania wodoru jest bardzo szeroka: od generowania energii elektrycznej do transportu, ogrzewania i procesów przemysłowych. Międzynarodowa agencja energii (IEA) uważa, że udział wodorowego paliwa w sektorze transportu osiągnie 25% do końca XXI wieku.

Szacuje się, że Hydrogen council, rynek światowy wodoru może wynieść około $2,5 bln do 2050 roku. Rzeczowa w światowym zachowaniu źwiatowej równowagi energetycznej udział wodoru może osiągnąć około 18% końcowego zapotrzebowania na energię, co pozwoli zmniejszyć emisję CO2 o 6 gigaton rocznie. Przy tym w sektorze transportu do 2050 roku udział samochodów wodorowych wynosi od 15% do 20% (liczba samochodów na wodór paliwem wyniesie około 400 mln samochodów ciężarowych — 15-20 mln, a około 5 mln autobusów). Dla osiągnięcia tych wskaźników konieczne $20-25 mld euro inwestycji rocznie do 2030 roku. Dla porównania: inwestycje w gaz nawet w okresie kryzysu wyniosły około $60 mld

Około 20 krajów, w tym Japonii, Korei Południowej, Niemiec, Chin i USA (w pierwszej kolejności — Ca), aktywnie rozwijają się teraz na rynku energetycznego wodoru, budując partnerskie relacje między sektorem publicznym i prywatnym. Już działa szereg takich partnerstw: H2Mobility Germany, H2Korea, the California Fuel Cell Partnership, Scandinavia and the Hydrogen Highway Partnership.

Nowy rodzaj transportu nośników energii

W maju 1937 roku w Гинденбурге katastrofy pasażerskiego wodorowego sterowca, i wtedy wodór jako paliwo w rzeczywistości stał się wyrzutkiem dla sektora transportowego. Jednak postęp techniczny na początku XXI wieku, tchnął życie w ideę wykorzystania wodoru do samochodów.

Zmniejszenie kosztów i szerokie wdrażanie wiatrowych i elektrowni słonecznych dają możliwość generowania wodoru z bardzo niskim углеродным śladem. A sukces w dziedzinie transportu skroplonego gazu ziemnego udowodnił, że gazy mogą być dostarczane bezpiecznie w dużych ilościach i na całym świecie.

Osiągnięcia technologiczne w zakresie produkcji ogniw paliwowych, doprowadziły do tego, że wodór może być stosowany w bateriach ogniw paliwowych dla dużej i małej energetyki, ogrzewania i, oczywiście, transportu. W ciągu ostatnich 15 lat cena wodorowego ogniwa paliwowego spadła z $275 $55/kw — więcej niż 5 razy. W planach departamentu energii USA — obniżyć koszty ogniwa paliwowego do $40/kw do 2020 roku, a docelowym wskaźnikiem dla osiągnięcia konkurencyjności z tradycyjnym SILNIKU jest znak $30/kw. Główną atrakcją wodoru polega na tym, że przy spalaniu w czystej postaci jedynym jego produktem ubocznym jest woda.

Azjatycki ambicje

Chiny planują zainstalować do 1000 stacji paliw wodorowych (ВЗС) do 2030 roku, obsługujących ponad 1 mln samochodów wodorowych (FCEV). Do 2025 roku to również oblicza przekształcić miasto Wuhan (Wuhan) w wiodący wodór hub kraju. W pierwszym etapie do 2020 roku planuje się zbudować 20 ВЗС, obsługujących około 3000 водородомобилей. Do 2025 roku w mieście będą koncentruje się największe przedsiębiorstwa w zakresie produkcji ogniw paliwowych i ponad 100 firm związanych z wodoru energię. Ilość ВЗС wzrośnie do 30-100 sztuk. Wartość inwestycji szacuje się na około 1,7 miliardów dolarów

W Korei, według Hydrogen Analysis Resource Center, w 2018 roku działało tylko 12 ВЗС. Jednak dzięki niewielkim terenie kraju i prawidłowej lokalizacji ВЗС, kierowcy mogą przejechać przez cały kraj na wodór samochodzie. Koreańskie Ministerstwo przemysłu, handlu i energetyki poinformował o planach na $2,3 mld euro, aby zapewnić 16 000 pojazdów na wodór i zbudować 310 stacji benzynowych w całym kraju do 2022 roku. Zgodnie z planem pięcioletnim oczekuje się, że przedsiębiorstwa otrzymują pomoc państwa w rozwoju stosów ogniw paliwowych i zbiorników do przechowywania ogniw paliwowych, a także ulg podatkowych dla kierowców водородомобилей.

Japonia jest niezwykle aktywnie zajęła się promocją водородомобилей. Japonia jest jednym z liderów w zakresie inwestycji w господдержку, regulacja i infrastrukturę w celu zapewnienia przejścia na energetykę wodorową. Główne zadanie polega na tym, aby poprawić jakość powietrza, znaczne ograniczenie emisji z transportu i sektora przemysłowego, zmniejszyć zależność od importowanych paliw kopalnych. To właśnie ten kraj wprowadziła na rynek pierwszy seryjny samochód — Toyota Mirai. W połowie 2018 r., według danych Hydrogen Analysis Resource Center, w Japonii było 94 ВЗС (Rys. 1), podczas gdy w Niemczech, która znajduje się na drugim miejscu pod względem liczby ВЗС — 44.

Źródło: Hydrogen Analysis Resource Center

Jak wskazano w Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells, Ministerstwo energetyki, handlu i przemysłu Japonii (METI) koordynuje długoterminową strategię, mającą na celu szybkie wdrożenie водородомобилей, autobusów na wodorowych ogniw paliwowych i instalacji do produkcji energii na wodór. METI oczekuje się, że roczne zużycie wodoru w Japonii wzrośnie z 4000 ton w 2020 roku do 300 000 ton w 2030 roku i 5-10 mln ton do 2050 roku. Według Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells, ilość samochodów na wodór musi dokonywać: do 2020 roku 40 000 sztuk, do 2025 roku — 180 000 i 800 000 do 2030 roku. Jednocześnie zakłada się i rozwój stacji benzynowych do 160 sztuk w 2020 r. i około 320 sztuk do 2025 roku z obecnych 90 sztuk. Oczekuje się, że co najmniej 1200 autobusów ogniw paliwowych będą eksploatowane na drogach do 2030 roku.

Co do cen na wodór na stacji benzynowej, METI spodziewa się, że właściciele водородомобилей będą mogli kupować importowany wodór około 3 dolarów za 1 kg wodoru do 2030 roku (równowartość $0,8/l benzyny), a do 2050 roku cena spadnie do $2 za 1 kg wodoru ($0,5/l benzyny). Ceny na ВЗС dla importowanego wodoru w Japonii obecnie stanowią około 10 dolarów za 1 kg wodoru ($2,6/l benzyny). Tak więc, jeśli do 2030 r. ceny ropy naftowej spadną do $30-40/baryłkę, to redukcja wodoru paliwo będzie bardzo konkurencyjny.

Japonia rozważa możliwość przejścia do wobec wodoru kosztem importu z Brunei, Afryki i Australii. W tym celu japońskie firmy, takie jak Chiyoda Corporation, Kawasaki Heavy Industries, Iwatani, J-POWER i Marubeni, inwestują w projekty produkcji wodoru w Australii i Brunei.

Australia — potencjalny producent wodoru

W Australii japońskie firmy współpracują z AGL Energy i Shell, aby utworzyć łańcuch dostaw skroplonego wodoru w Japonii (projekt HESC) o wartości $375 mln Zgodnie z projektem, wodór będzie produkowany z gazu syntetycznego, który będzie uzyskany za pomocą zgazowania węgla brunatnego, w celu zapewnienia standardów ochrony środowiska będą miały zastosowanie technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS). Również projekt przewiduje utworzenie tankowca do transportu ciekłego wodoru. Projekt “węgiel w płynie” ma na celu komercyjne uruchomienie do 2030 roku. Planowana wielkość produkcji wodoru jest na razie niewielki, wynosi 0,25 t/dobę.

Obecność rozległych pustych gruntów do budowy obiektów energetyki odnawialnej, korzystne położenie geograficzne, które pozwala generować dużą ilość energii słonecznej i wiatrowej i wysokich inwestycji w wartość szczytowa produkcja odnawialnej energii dają Australii znaczny potencjał do produkcji wodoru.

W Południowej Australii francuska firma Neoen, działająca w branży energetyki odnawialnej, niedawno poinformował o planach stworzenia wodorowego суперцентра w Crystal Brook dla eksportu odnawialnego wodoru w Azji. Paliwo wodorowe ogniwa elektrolitycznego o mocy 50 Mw będzie jeść od wiatrowej i słonecznej instalacji o łącznej mocy 300 Mw, tak samo będzie zbudowany dysk 400 Mw/h. Planuje się, że produkcja wodoru może osiągnąć 20-25 ton na dobę. Neoen już współpracuje z Siemens i Hyundai, aby budować ogniwa elektrolitycznego małej mocy 1,25 Mw.

Wodór w Europie i w USA

Kraje europejskie też rozwijają energetykę wodorową, w szczególności wodór transportu w europejskich miastach teraz pracuje 91 wodór autobus, podczas gdy 5 lat temu było ich tylko 30. Warto zauważyć, że doświadczenie pracy bardzo pomyślny. Tak więc, według partnerstwa FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking), która zapewnia wsparcie 67 водородным autobusów w Europie, zainteresowanie ze strony firm transportowych jest już w najbliższych latach ich park powinien wzrosnąć do 500 jednostek.

Idzie rozwój i osobowego transportu na wodór. Na przykład, w pilotażowym projekcie HyFIVE pięć wiodących producentów samochodów i inni partnerzy wykorzystują 185 samochodów wodorowych ogniw paliwowych w całej Europie, a także budują stacje benzynowe. Podobnie, w ramach projektu H2ME planuje się budowę 29 ВЗС — głównie w Niemczech i eksploatacja 200 samochodów i 125 samochodów dostawczych. Niedawno pod patronatem projektu została otwarta pierwsza ВЗС w Danii, i planowane do produkcji wodoru poprzez elektrolizę wody, wykorzystując energię wytworzoną z OZE.

Rozwój projektu HyFIVE i H2ME pozwoli kierowcom водородомобилей bez przeszkód podróżować ze Szwecji do Włoch lub z wielkiej Brytanii, Austrii, nie martwiąc się o tankowaniu.

Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking finansuje projekty pilotażowe (np. Don Quichote i HyBalance), do produkcji wodoru przez elektrolizę wody na bazie wiatrowej i elektrowni słonecznych, jak i опробует nowe technologie piroliza wody w ramach projektu Hydrosol i nowe technologie фотоэлектролиза (projekty ARTIPHYCTION i PECDEMO). Zakres inwestycji ze strony FCH JU tylko wymienione projekty osiągnął około 30 mln euro.

W ogóle teraz, według Hydrogen Europe, na terenie Europy odbywa się ponad 200 projektów w dziedzinie energetyki wodorowej.

W USA lokomotywą postępu водородомобилей jest Ca. Dzięki inicjatyw stanu do 2020 roku liczba ВЗС osiągnie 62 jednostek. Na dzień dzisiejszy liczba FCEV praktycznie osiągnęła 5000 sztuk — to duża wartość ph flotę na świecie (Rys. 2), a liczba działających ВЗС wyniosła 36 jednostek. Przy tym rząd stanu stawia przed sobą bardzo ambitny cel: do 2030 roku liczba samochodów musi osiągnąć 1 mln, a ВЗС — 1000 jednostek.

Źródło: IEA

Tak więc, zastosowanie wodoru jako paliwa jeszcze nie jest rozpowszechniony, jednak w wielu krajach i firmy robią na niego duży zakład, ponieważ ten zasób energii w połączeniu z OZE pozwala produkować energię z zerową emisją. Przy tym znaczne rozpowszechnienie tego nośnika energii oczekuje się właśnie w sektorze transportu.

Na dzień dzisiejszy liderem pod względem liczby samochodów wodorowych są STANY zjednoczone, a objętościowo infrastruktury paliwowej — Japonia. Duże inwestycje są robione w Europie, głównie w Niemczech i Skandynawii, i w Chinach.

Warto zauważyć zainteresowanie inwestorów do Australii jako do potencjalnego dostawcy wodoru. W tej chwili, jeżeli inwestycja chce oczyścić się z zarzutów, Australia może stać się największym eksporterem nie tylko LNG, ale i wodoru.

Rosji, kraju z ogromnymi terytoriami, gigantycznymi zapasami gazu ziemnego (z którego również można produkować artykuł “zielonej” energii wodór) i dużym potencjałem dla OZE, też warto zwrócić swój wzrok na ten segment biznesu już dziś, a nie być wśród nadal w tie w przyszłości.

  • Gospodarka wodorowa: zrujnuje czy nowe paliwo “ископаемую” cywilizację