هیدروژن در انتقال انرژی افزایش می یابد، اما ممکن است بیش از حد فروخته شود

آنچه قبلا می دانستیم.

جنبه های زیر هیدروژن قبلا مورد بررسی قرار گرفته است.

ریستاد انرژی دو سال پیش پیش‌بینی کرد که هیدروژن مایع در جدول 2050 جایگاهی خواهد داشت اما تنها 7 درصد از کل انرژی پاک مورد نیاز را تشکیل می‌دهد. این 7 درصد برای صنایع هوانوردی، کشتی‌های اقیانوسی و صنایع سیمان و فولاد که به سختی از بین می‌روند، سوخت پاک است.

هیدروژن مایع دو مزیت بزرگ دارد: یکی، انرژی به شکل متراکم موجود است. دوم، در هوا به آب بدون انتشار کربن می سوزد.

هیدروژن برای تولید توسط شرکت‌های بزرگ نفت و گاز مناسب است، زیرا آنها قبلاً می‌دانند چگونه گاز دیگری - گاز طبیعی - تولید و توزیع کنند و جیب‌های عمیقی دارند.

آنچه اکنون می دانیم.

DNV در گزارش سالانه خود¹ در پایان سال 2022 تخمین زده شد که هیدروژن مایع تنها 5٪ (نه 7٪) از نیازهای انرژی پاک را تا سال 2050 پر خواهد کرد.

همانطور که بلومبرگ گرین نوشته است، دلایلی وجود دارد که چرا هیدروژن هنوز به جریان اصلی تبدیل نشده است، مانند باد و خورشید. یکی هزینه است: تولید سبز با الکترولیز آب گران است و الکترولیز یک فناوری ناکارآمد است.

دوم، هیدروژن آبی سازگار با آب و هوا نیست. در حالی که ارزان تر از هیدروژن سبز است، هیدروژن آبی برای تولید و تجزیه متان به هیدروژن به اضافه CO2 به انرژی نیاز دارد و CO2 معمولاً توسط CCS (گرفتن و ذخیره کربن) دفع می شود. هر دو انتهای زنجیره تولید هیدروژن، "تمیز" را در این جایگزین هیدروژنی ناتوان می کند.

سه، بیشتر ماشین‌ها و صنایع برای استفاده از هیدروژن سازگار نیستند. دکل کردن یک ماشین معمولی برای سوزاندن هیدروژن به جای بنزین، یا تطبیق ماشین‌های موجود در یک مغازه صنعتی برای سوزاندن هیدروژن به جای گاز طبیعی، هزینه اضافی است.

هیدروژن به دلیل تجربه گسترده آنها در گاز طبیعی و همچنین به این دلیل که در سال 2022 سود زیادی به دست آوردند، برای شرکت های نفت و گاز مناسب است.

پیش بینی هزینه های غم انگیز برای هیدروژن.

مقاله اخیر گزیده هایی از چشم انداز انتقال انرژی DNV را ارائه می دهد¹ 2023. نکات اصلی عبارتند از:

· دستیابی به 5 درصد تقاضای جهانی انرژی پاک تا سال 2050 بیش از 7 تریلیون دلار برای تولید از جمله پایانه های آمونیاک جدید و خطوط لوله هزینه خواهد داشت.

· بیشتر هیدروژن در تولید استفاده خواهد شد.

· هیدروژن و آمونیاک با هم تقریباً نیمی از سوخت های جهانی کشتی را تشکیل می دهند که یکی از دسته بندی هایی است که کاهش آن سخت است.

· بیش از 50 درصد از خطوط لوله هیدروژن جهانی از خطوط لوله گاز طبیعی تغییر کاربری داده خواهد شد.

· آمریکای لاتین و خاورمیانه و شمال آفریقا صادرکنندگان هیدروژن یا آمونیاک خواهند شد زیرا مناطق وسیعی برای انرژی های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید برای تولید هیدروژن با الکترولیز در دسترس دارند.

· در اروپا، کشورهای بزرگی مانند آلمان، فرانسه و اسپانیا تا سال 2030 هدف تولید 4 تا 6.5 گیگاوات هیدروژن داخلی خواهند داشت.

· انگلستان با شبکه بزرگ خطوط لوله گاز خود قادر خواهد بود از گاز طبیعی به هیدروژن تبدیل شود.

· برنامه های اتحادیه اروپا شامل 6 گیگاوات ظرفیت الکترولایزر تا سال 2024 است که تا سال 40 به 2030 گیگاوات می رسد.

آیا هیدروژن بیش از حد فروخته می شود؟

پس آیا هیدروژن بیش از حد فروخته می شود؟ اگرچه سوخت هیدروژن هیجان بیشتری نسبت به خورشید یا باد ایجاد می کند، 7 درصد از کل انرژی پاک پیش بینی شده برای هیدروژن در سال 2050 درصد بسیار کمی از کل است. به این موارد اضافه کردن هزینه‌های گزاف پیش‌بینی‌شده برای آنلاین کردن هیدروژن باعث می‌شود اعتراف کنیم که هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک گلوله نقره‌ای برای سال 2050 بیش از حد فروخته می‌شود.

بیایید نگاهی به فعالیت های هیدروژنی در چند کشور بیندازیم که صنعت نفت و گاز در برخی از آنها نقش دارد.

طرح های هیدروژن در اتحادیه اروپا (EU) در مقابل ایالات متحده

مجموع تولید جهانی هیدروژن در حال حاضر حدود 90 میلیون تن در سال است. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که این میزان تا سال 180 به 2030 میلیون تن در سال افزایش یابد تا انتشار کربن خالص تا سال 2050 به صفر برسد.

تقریباً تمام حدود 10 میلیون تن هیدروژن تولید شده در سال در ایالات متحده توسط صنعت برای پالایش نفت، تصفیه فلزات، تولید کود و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود.

اما بیشتر تولید امروزی، 99 درصد، هیدروژن آبی است که بدون کربن است، همانطور که قبلا توضیح داده شد. هیدروژن سبز با الکترولیز آب تولید می شود و اگر با برق تجدید پذیر تامین شود تا حد زیادی بدون کربن است.

اتحادیه اروپا به سرعت با الکترولیز هیدروژن سبز، عمدتاً بدون کربن سازگار شده است. اما اتحادیه اروپا در پاسخ به سرمایه‌گذاری‌های عظیم هیدروژنی ارائه شده توسط قانون کاهش تورم ایالات متحده (IRA) که 369 میلیارد دلار به برنامه‌های انرژی سبز اختصاص می‌دهد کند بوده است.

این مقاله می‌گوید در سطح جهانی، تنها 1 درصد از پروژه‌های هیدروژنی برنامه‌ریزی‌شده، بالغ بر 1 Tw (تراوات)، ساخت و ساز را آغاز کرده‌اند. حدود یک چهارم از این میزان، 269 گیگاوات (گیگاوات) تا سال 2030 آنلاین خواهد شد. این رشد مانند یک انقلاب احساس می شود، زیرا تولید هیدروژن امروزی تنها 0.45 گیگاوات است.

همچنین پیش‌بینی می‌کند که هزینه هیدروژن سبز از 6 تا 8 یورو به ازای هر کیلوگرم تا سال 3 به زیر 2050 یورو در کیلوگرم کاهش یابد.

هاب های هیدروژن در ایالات متحده

علاوه بر مزایای معمول تمرکز زیرساخت ها، مفهوم هاب های هیدروژن برای جبران خطر و هزینه های متحمل شده در حمل و نقل هیدروژن، که بسیار قابل احتراق است، در فواصل زیاد است.

کنگره ایالات متحده 8 میلیارد دلار از قانون زیرساخت 2021 را برای وزارت انرژی (دپارتمان انرژی) اختصاص داد تا از حداقل چهار پروژه نمایشی شامل تولیدکنندگان هیدروژن، کاربران نهایی و زیرساخت های مرتبط با آنها حمایت کند. DOE قبلاً 400 پروژه چشمگیر در هیدروژن را توسط دانشگاه ها، آزمایشگاه های ملی و صنعت تأمین مالی کرده است و مراکز جدید بر این اطلاعات تکیه خواهند کرد.

درخواست های تامین مالی کامل در آوریل 2023 موعد مقرر بود. چهار اتحاد خصوصی، و همچنین بسیاری از دولت های ایالتی متحد با صنعت، و برخی از متحدان با ایالت های دیگر، درخواست داده اند. بودجه اولیه DOE نباید از 1.25 میلیارد دلار برای هر هاب تجاوز کند که مقدار زیادی پول است. آنها انتظار دارند 6 تا 10 مرکز منطقه ای را با بودجه مجموع 6 تا 7 میلیارد دلار انتخاب کنند.

یک هاب نامیده می شود HyVelocity Hub مرکز آن در امتداد ساحل خلیج آمریکا، و توسط شورون سازماندهی شده است
CLC
و چندین شریک شرکت خصوصی از جمله ExxonMobil
XOM
و میتسوبیشی آنها از شبکه ای از 48 مرکز تولید هیدروژن (بزرگترین مرکز در جهان) به اضافه 1,000 مایل خطوط لوله اختصاصی هیدروژن در امتداد سواحل لوئیزیانا و تگزاس استفاده خواهند کرد.

یکی از اهداف این است که چالش DOE به نام Hydrogen Shot را حل کنیم که در آن 1 کیلوگرم هیدروژن تولید می شود در حالی که کمتر از 2 کیلوگرم دی اکسید کربن منتشر می شود. هدف دیگر این است که هزینه هیدروژن را تا 80 درصد کاهش دهیم - تا 1 دلار در هر کیلوگرم ظرف 10 سال.

برنامه هایی مانند موارد فوق توجه صنعت را در سراسر اعتبارات مالیاتی ایالات متحده که توسط IRA ارائه شده است، می تواند 100 میلیارد دلار در تولید هیدروژن پاک ایجاد کند - علاوه بر 8 میلیارد دلاری که کنگره از قانون زیرساخت اختصاص داده است.

سایر مراکز هیدروژنی که نیاز به مشاهده دارند توسط رویدادهای رویترز به طور خلاصه خلاصه شده است². لیست آنها شامل:

Trans Permian و Horizons Clean Hydrogen Hub: ارتباط قوی با نفت و گاز تگزاس غربی دارد.

HyBuild لس آنجلس

پروژه HyGrid

هاب هیدروژن HALO: ایالت های آرکانزاس، لوئیزیانا و اوکلاهاما سابقه طولانی در تولید و انتقال مایعات نفت و گاز دارند.

مرکز ذخیره سازی انرژی پاک پیشرفته

شبکه نوآوری هیدروژن پاک جنوب غربی

مرکز هیدروژن جنوب شرقی

بیشتر این پروژه‌ها شامل شرکت‌های انرژی یا پروژه‌های غیرانتفاعی تحت حمایت شهری یا ایالتی می‌شوند و بسیاری از آنها با پشتیبانی دانشگاه ساخته شده‌اند.

فراخوان DOE برای پروژه ها 79 درخواست دریافت کرد²، اما فقط 33 نفر از آنها دعوت شدند تا تا آوریل 2023 به برنامه های رسمی بروند. انتخاب نهایی کمتر از 10 هاب در نیمه دوم سال 2023 خواهد بود.

واضح است که ذینفعان در سراسر کشور چشم انداز هیدروژن را به دست آورده اند. ایالات متحده متعهد به آینده هیدروژنی است و می خواهد جهان را در این گذار رهبری کند.

در مقاله آتی به تشریح فعالیت های شرکت های نفت و گاز خاص در تولید هیدروژن خواهیم پرداخت.

Takeaways

چشم انداز هیدروژن بلندپروازانه است - زیرا تولید آن سخت است، ذخیره و حمل و نقل آن خطرناک و گران است.

نسخه کم کربن هیدروژن، هیدروژن سبز نامیده می شود که گران است، زیرا فرآیندی ناکارآمد بر اساس الکترولیز آب است. اساساً تمام تولید هیدروژن فعلی هیدروژن آبی است، اما این دارای معایب کربن بالا در ابتدا و انتهای فرآیند تولید است.

اما هیدروژن یک گلوله نقره ای نیست. یک صنعت هیدروژن ممکن است تا سال 5 مقدار زیادی از انتشار 7 تا 2050 درصدی انرژی جهان را که به سختی کاهش می‌دهد، کاهش دهد، اما بزرگ‌ترین بخش از انتشار کل همچنان باقی است: 93 تا 95 درصد.

منابع.

1. DNV، چشم انداز انتقال انرژی 2022، اکتبر 13، 2022.

2. رویدادهای رویترز: ایالات هیدروژنی آمریکا، Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 آوریل 2023.pd