Lex в дълбочина: как рекламата на водорода изчезна

Не толкоз от дълго време водородът изглеждаше като идващото огромно нещо, предлагайки метод за декарбонизиране на огромни елементи от стопанската система и може би даже за отопление на домовете.

В един миг сюжетите за нисковъглероден водород видяха повишаване на търсенето от съвсем нищо до 800 милиона тона годишно (Mtpa) до 2050 година, или към 20 % от световния чист нулев енергиен микс. По-голямата част от това се очакваше да бъде „ зелено “, създадено посредством делене на водни молекули благодарение на възобновима електрическа енергия, с остатъчен дял за „ синьо “, направено посредством обособяване и хващане на въглерода в природния газ.

Освен огромен, водородът изглеждаше неминуем. За да бъде на път за 2050 година, светът се нуждае от може би 70 милиона тона на година зелен водороден потенциал до 2030 година, съгласно сюжета на Международната организация по енергетика за 2021 година за чисто нула. Само Европа си сложи цел от 20 милиона тона на година.

Такива обилни краткосрочни цифри подтикнаха водородната екосистема. Разработчиците се превиха в бързината си да разгласят планове, производителите на съоръжение дадоха обещание да усилят мащаба и да понижат цените, а политиците дадоха обещание солидни дотации.

Миналата година Lex направи собствен личен взор върху плануваното развиване на водородната промишленост, описвайки по какъв начин тя е арестувана от високата цена на първите талази от планове – макар че държавните управления в Европейски Съюз и Съединени американски щати се надяваха с цел да задвижите топката със дотациите

Бързо напред 12 месеца и настроението е все по-унило. Разходите за първата партида водородни планове бяха преразгледани нагоре, в някои случаи до удвояване. Субсидиите към момента не са донесли нищо сходно на нужния подтик. Наистина, Майкъл Либрайх от Liebreich Associates пресмята, че може би 200 милиарда $ дотации могат да бъдат изплатени в точния момент за генериране на водород до 2030 година - спрямо 2 трилиона до 4 трилиона $, които биха били нужни за реализиране на задачите, препоръчани от политиците, които са сложили водорода в основата от техните проекти за чиста нула. Нарастването на водорода е доста по-бавно от предстоящото и задачите за 2030 година в този момент наподобяват извънредно непостижими.

Проблемът не е единствено в това, че увеличението на водорода е по-трудно от предстоящото. Налице е също по този начин възходяща неустановеност по отношение на това какъв брой потребно ще се окаже в реалност.

Технологии, основани на електричество, като електротермални акумулатори и термопомпи, се развиха бързо, трансформирайки се в жизнеспособни варианти в браншове, където се очакваше водородът да играе водеща роля. Ако те изпълнят обещанието си, Lex пресмята, че ролята на водорода в чистата нула през 2050 година може да бъде по-близо до 350 Mtpa, по-малко от половината от най-възходящите прогнози.

До известна степен такива промени в настроенията са типични за новите технологии, които минават през цикъл на неспокойствие и отчаяние, преди да се открият в дефинитивна настройка. Водородът към момента напредва; той ще играе роля в нулев чист енергиен микс. Но първичната визия за супер гориво, което би могло да декарбонизира огромни елементи от стопанската система с минимални разстройства в поминъка или комфорта на потребителите, се е свила фрапантно.

Водородната скорост bump 

Първият проблем, пред който е изправен зеленият водород, е, че към този момент има доста малко от него.

Водородът, който се употребява през днешния ден, е преобладаващо от по този начин наречения „ сив “ вид, извлечен от природен газ (CH4), до момента в който въглеродът се отделя. Около 100 Mtpa се употребяват годишно в рафинерии и фабрики за торове.

Единствените настоящи планове за зелен водород са демонстрационни или пилотни съоръжения. Общото годишно произвеждане е по-малко от 0,1 Mtpa комбинирано, към една пета от това, което разработчиците разчитаха да реализират до 2022 г. 

Онези, които се интересуват от бъдещето на горивото, поставят храбри старания да запазят инерцията. Разработчиците към момента афишират планове, увеличавайки евентуалния водопровод до 45 милиона тона на година до 2030 година, съгласно отчет на McKinsey за Hydrogen Council.

И въпреки всичко вложителите не желаеха да потъват пари в земята. Много малко планове са излезли от чертожната дъска и са минали в по-напреднали стадии на развиване.

Окончателните капиталови решения (FID) — решаващата стъпка, след която финансовите разноски стартират да текат съществено — са взети на 3 милиона тона годишно индустриален потенциал. Това прави концепцията, че можем да имаме 70 милиона тона на година потенциал до 2030 година, да наподобява странна. Наистина, неотдавнашен отчет на консултантската компания BNEF пресмята, че постижимата цифра може да е по-близо до 16 милиона тона на година.

До известна степен можеше да се чака закъснение в повишаването на зеления водород. Поне частично това е разследване от шеметните упования за горивото. Разработчиците имат тласък да покажат упоритост, до момента в който търсят клиенти и политическа поддръжка за зараждаща се промишленост. А бързият напредък на нисковъглеродните технологии в моделите с „ чиста нула “ е резултат от работа обратно за реализиране на все по-нереалистични цели за декарбонизация.

„ Очакванията бяха прекомерно високи и не съумяха да вземат поради рестриктивните мерки в действителния свят “, споделя Дейвид Харт от световната консултантска компания за резистентност ERM. „ Необходими са няколко години, с цел да се получат верните технологии в мащаб и това време за никнене на зъби не може да бъде компресирано “.

Освен това, първата вълна от планове беше арестувана от по-високи разноски. Днес една електролизна апаратура ще ви коства към 2000 $ за kW потенциал, съгласно Маркус Уилтанер от McKinsey, с огромни разлики сред плановете според от това по какъв начин са конфигурирани. Това е до 65 % повече, в сравнение с разработчиците са очаквали да платят досега, съгласно Hydrogen Council.

Проблемът надвишава самия електролизатор, до всичко, от което човек се нуждае, с цел да може един електролизатор да работи. Увеличаването на цената на материалите и труда значи, че тръбите, кабелите, охладителите, помпите, оборудванията за филтриране на водата и всевъзможни строителни работи жестоко удвояват цената на електролизера, доставен от производителя, съгласно Jérémie Bertrand от P3 Energy Solutions.

Добавете по-високи разноски за финансиране и капиталовите условия на плановете се усилват. Енергийният парк Bad Lauchstädt с мощ 30 MW в Германия да вземем за пример ще изисква вложения от 210 милиона евро, с 50 % повече от в началото плануваното.

В доста елементи на света зеленото електричество, належащо за зареждане на електролизатори, също е по-скъпо от предстоящото. Добавете всичко това дружно и в кратковременен проект производството на зелен водород се чака да коства $4,50 до $6,50 на кг. Най-оптимистичните прогнози предвиждаха цената да падне до към 3 $/kg в същия интервал от време.

Това е доста за сила. Като се има поради, че 1 kg водород съдържа 33,3kWh, в горната част на диапазона това се превежда на $216/MWh (200€/MWh). И това е единствено за производството на нещата. Ако планът изисква превоз и предпазване, разноските могат бързо да набъбнат в допълнение.

За съпоставяне, природният газ коства $8/MWh в Съединени американски щати и към €30/MWh в Европа. Сивият водород коства към €80/MWh, в това число въглеродната цена за неговите излъчвания.

Последствието е, че „ зелената награда “ на водорода – спомагателната цена за съществуващите консуматори на водород като рафинериите и производителите на торове, с цел да станат екологични – е тромавите 120 евро/MWh.

Едва ли някой може да си разреши да купи водород на тези цени. Твърдите съглашения за закупуване покриват единствено 2 милиона тона водород на година, счита Boston Consulting Group. Обещаната политическа поддръжка, която на доктрина би могла да преодолее част или цялата ценова разлика, се забавя.

Законодателите в Съединени американски щати, да вземем за пример, към момента разискват критериите, които биха разрешили на плановете за зелен водород да изискват дотация от $3/kg — насоките, издадени в края на 2023 година, допускат, че те може да са релативно строги. Докато мъглата не се разсее, е мъчно да забележим доста разработчици на планове да решат да пернат спусъка.

Забавен или дерайлиран?

На доктрина забавянето на водорода не би трябвало безусловно да помрачава дълготрайното бъдеще на горивото като значим съставен елемент от енергийния преход.

В последна сметка потреблението на зелено електричество за произвеждане на водород и по-късно изгарянето му е извънредно неефективно потребление на истинския възобновим източник. Винаги е имало за цел да декарбонизира браншове от стопанската система, които електричеството не може да декарбонизира непосредствено - като превоз на дълги дистанции и някои индустрии - заради механически ограничавания или разноски.

Други препоръчани случаи на приложимост на водород от дълго време наподобяват слаби. Водородът не е енергийно ефикасен метод за зареждане на коли, а термопомпите оферират доста по-ефективна опция за битово отопление. В Обединеното кралство препоръчан опит за потребление на водород за зимно отопление неотдавна беше отсрочен. Като се има поради незадоволителното конкурентно състояние на водорода в тези сегменти, множеството сюжети към този момент го бяха изключили от дълготрайните прогнози. Това включва Лекс, чийто финален опит да оцени евентуалния размер на водородната стопанска система беше към 500 милиона тона на година.

Проблемът е, че даже това по-ограничено поле за игра наподобява се свива. Напредъкът в технологиите, основани на електричество, заплаши евентуалната роля на водорода в индустриалната топлота. Водородният превоз също наподобява по-предизвикателен, като се има поради подобряването на технологията за акумулатори и компликацията при обезпечаването на инфраструктура за зареждане с водород.

Въпреки че няма два сюжета, които да са съгласни по отношение на евентуалното търсене по браншове, автомобилният превоз и промишленото топлоенергия дружно се чака да съставляват може би 150 милиона тона на година ползване на водород до 2050 година Това основава съществени опасности за понижаване на прогнозите.

Горещото ново нещо в индустрията

Промишлените процеси се нуждаят от доста топлота — от относително ниските температури, нужни за производството на храни, опаковки и текстил до доста по-високите, нужни в химикалите, цимента и предприятията за желязо и стомана. Наистина промишлената топлота съставлява 25 % от крайното ползване на сила в международен мащаб.

Електричеството постоянно е щяло да играе съществена роля в декарбонизирането на този бранш. Индустриалните термопомпи, по-специално, се смятаха за жизнеспособни кандидати за реализиране на температури до 150C. И въпреки всичко това съставлява единствено 30 % от силата, употребена в бранша, съгласно Съвета за дълготрайно предпазване.

Топлинните акумулатори са освен доста по-ефективни от изгарянето на водород. Те също по този начин ще имат достъп до по-евтино зелено електричество

За останалите 70 % от силата, която през днешния ден се употребява за реализиране на по-високи температури, жизнеспособните технологии, основани на електричество, са необичайност. Това оказва помощ да се изясни за какво водородът - чиста молекула, която може да бъде изгорена съвсем по същия метод като природния газ - беше рекламиран като евентуално решение.

Напоследък обаче ролята на водорода е застрашена от създаването на електротермични акумулатори, които употребяват електричество за нагряване на тухли и камъни, които по-късно могат да се употребяват за обезпечаване на промишлена топлота при висока температура. Такива технологии сега могат да доставят 400C-600C, а отчет на енергийната консултантска компания Systemiq допуска, че те могат да доближат до 1500 градуса.

Това би трансформирало играта в промишлеността. Топлинните акумулатори са освен доста по-ефективни от изгарянето на водород. Те също по този начин ще имат достъп до по-евтино зелено електричество, защото могат да бъдат зареждани, когато възобновимите източници са изобилни и разноските са по-ниски.

Движеща се цел

Ролята на водорода в тежкотоварния превоз също е застрашена. Използването на зелено гориво в превоза се основава на обстоятелството, че спрямо батериите, то съдържа доста сила в обещано тегло. Това го прави евентуално жизнеспособно решение за декарбонизиране на транспортни средства, които би трябвало да носят големи количества сила на борда, като самолети, кораби и огромни камиони. Батериите към този момент са желана алтернатива за по-малки камиони, които вършат по-кратки пътувания.

Едно предизвикателство за водорода е, че с подобряването на батериите електрическите камиони ще усилят своите потребни товари и пробег. Най-новите камиони на Daimler, Volvo и Tesla се чака да имат пробег от 500 км до 800 км.

Друг проблем за водорода е, че за зареждане на камиони той би трябвало да бъде необятно публикуван, най-малко по основните направления. Сценариите, при които доста камиони работят с водород, са склонни да одобряват съществуването на широкоразпространена атомна инфраструктура. Тъй като диапазонът от случаи на приложимост обаче се свива, водородът може да се окаже все по-ограничен до индустриални клъстери, което затруднява превозването с камиони към съществуващата инфраструктура и прибавя разноски и трудност.

Новата атомна икономика 

Тъй като някои от по-ранните обещания на водорода отслабват, елементарно е да станете прекомерно песимистични по отношение на неговите вероятности.

Електрификацията има свои лични спънки — безусловно, при положение на претрупани мрежи, които се борят да се оправят с енергийния преход. И макар напредъка в технологията на батериите, към момента има редица браншове, в които водородът остава най-жизнеспособната алтернатива за декарбонизация