Что нужно, чтобы водород был действительно чистым топливом

Что нужно, чтобы водород был действительно чистым топливом Водород из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, может быть получен с нулевыми выбросами. Лукас Кох / AAP

Использование водорода в качестве чистого топлива - идея, время которой может наступить. Для Австралии производство водорода привлекательно: оно может создать прибыльную новую отечественную промышленность и помочь миру достичь безуглеродного будущего.

Для того, национальная водородная стратегия выпущенный в прошлом месяце, утверждает, что Австралия должна быть в авангарде мировой гонки водорода. Эта стратегия, возглавляемая главным научным сотрудником Аланом Финкелем, основывается на технологически нейтральном подходе, не отдавая предпочтения какому-либо одному способу получения «чистого» водорода.

Но имеет значение, производится ли водород из возобновляемого электричества или ископаемого топлива. Хотя маршрут по ископаемому топливу в настоящее время дешевле, он может в конечном итоге выделять значительные количества углекислого газа.

Что нужно, чтобы водород был действительно чистым топливом Доктор Финкель и министр энергетики Ангус Тейлор накануне встречи, посвященной водородной стратегии. Ричард Уэйнрайт / AAP

Не весь «чистый» водород одинаков

Водород можно получить с помощью электричества путем электролиза, который расщепляет воду на водород и кислород. Когда используется возобновляемое электричество, оно не производит углекислого газа и называется зеленым водородом.

Водород также может быть получен из угля или газа. Этот процесс выделяет углекислый газ. Большая часть производимого сегодня водорода производится именно таким образом.

Некоторая, но крайне важная, но не вся, двуокись углерода в результате этого процесса может быть уловлена ​​и храниться в подземных резервуарах - процесс, известный как улавливание и хранение углерода (CCS).


Получите последние новости от InnerSelf


Но CCS технически сложен и дорог. В настоящее время его используют только два завода, производящих водород из ископаемого топлива: один в Канадес углекислым газом коэффициент захвата 80%и один в США с более низким уровнем удержания.

В Австралии единственный действующий крупномасштабный проект CCS - это Chevron. Горгонский газовый (не водородный) проект в Западной Австралии. После значительной задержки и трех лет с тех пор, как проект начал поставлять газ, улавливание и хранение углерода началось в этом году.

Высокие показатели улавливания углерода не гарантированы

В водородной стратегии используется термин «чистый водород» для водорода, получаемого из возобновляемого электричества, а также из угля или газа с улавливанием углерода. И он предполагает сценарий «наилучшего случая», когда 90-95% углекислого газа улавливается из ископаемого топлива.

Такие ставки технически возможны, но до сих пор не достигнуты. Более низкие показатели захвата не рассматриваются в стратегии.

При скоростях захвата 90-95% водород на основе угля и газа намного менее углеродоемок, чем традиционные виды использования ископаемого топлива. Но степень улавливания 60% означает, что водород из угля имеет интенсивность выбросов, аналогичную интенсивности сжигания природного газа.

Что нужно, чтобы водород был действительно чистым топливом Интенсивность выбросов топлива с и без CCS. Водородные числа предназначены только для производства; интенсивность выбросов выше для экспортируемого водорода. Источник: расчеты авторов с использованием данных Международного энергетического агентства и Управления энергетической информации США.

В национальной стратегии не описан механизм, обеспечивающий соблюдение показателей охвата наилучшими случаями. Производство водорода может нарастать намного быстрее, чем оборудование, необходимое для улавливания выбросов, что позволяет большому количеству парниковых газов попадать в атмосферу - аналогично случаю Горгоны.

Еще один риск заключается в том, что улавливание углерода не сможет достичь лучших показателей по техническим причинам или из-за затрат.

На пути к экспорту с нулевыми выбросами

Страны, включая Японию, Южную Корею и Германию, изучают возможность использования водорода различными способами, в том числе в производство электроэнергии, транспорт, отопление и производственные процессы.

Некоторым будущим импортерам может быть все равно, насколько чисто производится наш водород, но другие могут.

Чтобы проиллюстрировать, почему экспорт без содержания углерода имеет значение, мы рассчитали выбросы, если Австралия произвела 12 миллионов тонн водорода на экспорт в год, что эквивалентно примерно 30% нашего текущего экспорта сжиженного природного газа и соответствует оценкам производства в национальной стратегии.

Для этого потребуется примерно 37 миллионов тонн природного газа или 88 миллионов тонн угля. Если бы было уловлено 90% углекислого газа, выбросы от газа составили бы 1.9% текущих ежегодных (2018) выбросов парниковых газов в Австралии или 4.4% с использованием угля.

Если бы только 60% углекислого газа было уловлено, водород из газа и угля обеспечил бы дополнительные 7.8% и 17.9% текущих национальных выбросов соответственно, что значительно усложнило бы Австралию достижение существующих и будущих целевых показателей выбросов.

Куда инвестировать

В настоящее время производство водорода из ископаемого топлива дешевле, чем из возобновляемых источников, даже с улавливанием и хранением углерода.

В Австралии также имеются большие и готовые запасы бурого угля в долине Латроб в Виктории, которые не будут использоваться угольной энергетикой. Захваченный углерод может храниться под проливом Басса. И обильные запасы газа в стране могут быть превращены в водород, в дополнение или частично заменяя экспорт сжиженного природного газа. Таким образом, неудивительно, что национальная стратегия оставила все варианты на столе.

Что нужно, чтобы водород был действительно чистым топливом Диаграмма, показывающая множество потенциальных возможностей использования водорода. Национальная водородная стратегия

Однако создание предприятий по производству водорода с улавливанием углерода означало бы огромные расходы на оборудование с очень большим сроком службы. Это рискованно, поскольку капитал будет потрачен впустую, если рынок водорода с интенсивным выбросом рухнет либо из-за общественного мнения, либо из-за глобальной необходимости перехода к энергетическим системам с нулевым уровнем выбросов.

Мир уже далеко от темпа необходимо для достижения своих целей по сокращению выбросов, и в конечном итоге должен достичь чистого нуля, чтобы предотвратить худшие последствия изменения климата.

Австралия должна инвестировать в исследования и разработки, чтобы сделать зеленый водород дешевле. Это требует снижения затрат на электролиз и дальнейшего сокращения масштабного производства возобновляемой энергии. Это может привести к большим выгодам для климата и будущей экспортной экономики Австралии.Беседа

Об авторах

Фрэнк Йоццо, директор Центра климатической и энергетической политики, Австралийский национальный университет; Фиона Дж. Бек, старший научный сотрудник, Австралийский национальный университети Томас Лонгден, научный сотрудник, Австралийский национальный университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ