Možemo poboljšati ekonomičnost nove Cleantech – kao što smo to učinili s obnovljivim izvorima energije

Autor Mitsubishi Power Americas

Danas se stvara globalni konsenzus oko potrebe za dekarbonizacijom. Ali postoji točka: cijena.

Ispunjavanje klimatskih ciljeva zahtijevat će održiva rješenja, što znači da moraju osigurati zdravu ekonomiju uz niske ili nikakve emisije. Kako bi se osiguralo široko i pravovremeno usvajanje, opcije kao što je čisti vodik moraju biti pristupačne, pouzdane i pristupačne.

Elektroprivreda ima na raspolaganju alate da se to dogodi.

Sektor ima dulje i uspješnije iskustvo u razvoju i komercijalizaciji čistih tehnologija nego što je zaslužno, kaže Michael Ducker, stariji potpredsjednik vodikove infrastrukture za Mitsubishi Power Americas i predsjednik Advanced Clean Energy Storage I, čvorišta vodika u tijeku u Delta, Utah. Ističe da povijest današnjeg sektora obnovljivih izvora energije govori priču o industrijama koje zajedno rade na rješavanju pitanja razmjera, učinkovitosti i troškova, što je omogućilo rastuće tržište za prijeko potrebne inovacije.

To je povijest vrijedna ponavljanja.

Smanjenje troškova

Između 2005. i 2020., godišnja stopa emisija u energetskom sektoru SAD-a dramatično se smanjila. 40% poboljšanje. Tehnologije koje su dovele do smanjenja slijedile su sličan obrazac: nakon što cijena nove tehnologije postane dovoljno niska da opravda usvajanje, potražnja počinje i tehnologija se razvija.

“Ako moramo doći do neto nule u vremenskom okviru 2050. u energetskom sektoru, to je izvedivo. Ali ni na koji način ne možemo biti samozadovoljni.” – Drummi Bhatt, potpredsjednik tržišne inteligencije i strategije, Mitsubishi Power Americas

Razmislite o solarnoj energiji. Od 2010. trošak fotonaponskih sustava na razini komunalnih usluga raste pao 82%, čime je globalni instalirani solarni kapacitet povećan s otprilike 40 gigavata te godine na više od 700 gigavata u 2020.

Cijena i usvajanje litij-ionskih baterija pokazuje a sličan inverzni odnos. Cijene baterija pale su za 85% između 2010. i 2018. godine, dok su svjetska proizvodnja električnih automobila dramatično se povećala, od zanemarivih brojeva do ukupno više od sedam milijuna automobila na cestama u 2019. godini.

Ova se dinamika dogodila i kod plinskih turbinskih postrojenja s kombiniranim ciklusom kako je cijena prirodnog plina pala. Između 2005. i 2020. cijena pao 80%.

Lekcija za danas je sljedeća: “Ako moramo doći do neto nule u vremenskom okviru 2050. u energetskom sektoru, to je izvedivo,” kaže Drummi Bhatt, potpredsjednik tržišne inteligencije i strategije u Mitsubishi Power Americas. "Ali ne možemo biti samozadovoljni ni na koji način - moramo nastaviti poticati učinkovitost sa stvarnim osjećajem hitnosti kako bismo ostali na pravom putu."

Alati koji pokreću pristupačnost

U usporedbi s drugim tehnologijama skladištenja, zeleni vodik, proizveden iz obnovljivih izvora energije, već je isplativ za dugotrajno skladištenje energije. Na primjer, analiza pokazuje da su litij-ionske baterije najekonomičnije za vrijeme trajanja od osam sati ili manje, dok je zeleni vodik isplativ za dulje trajanje, od 12 sati do dana, tjedana, mjeseci ili čak godišnjih doba.

Kao gorivo, vodik je dostigao sličnu prekretnicu na krivulji troškova kao vjetroelektrane, solarne i litij-ionske baterije, kaže Ducker. Trošak proizvodnje, skladištenja i transporta zelenog vodika bila je velika prepreka širokom prihvaćanju kao dekarboniziranog goriva. Kako se cijena smanjuje, vodik postaje još učinkovitiji kao rješenje za pohranu energije. Industrija ima na raspolaganju niz alata za postizanje pristupačnosti.

Ducker vjeruje da smo na rubu potrebnog napretka, ističući nekoliko ključnih pokretača koji će smanjiti troškove proizvodnje i izgraditi tržište:

Povećanje kapaciteta

Primarna tehnologija za proizvodnju zelenog vodika je elektroliza, koja koristi obnovljivu energiju za pretvaranje vode u vodik i kisik. Proces je skup jer je obujam proizvodnje i dalje relativno mali - čak i najveća postrojenja koja se trenutno nalaze na mreži očekuju da će proizvesti manje od 25 megavata.

Baš kao što je potražnja za energijom vjetra potaknula proizvođače vjetroturbina da napreduju s manjih turbina od 1 megavata na modele od 5 i 10 megavata, rastuća potreba za zelenim vodikom kako bi se postigla neto nula ciljeva potaknut će proizvođače elektrolizera da grade veće jedinice i skaliraju svoje proizvodnja.

"Svijet nikada prije nije trebao elektrolizer od 200 megavata", kaže Ducker. Ali sada radi. Kako proizvodni kapacitet raste, troškovi će pasti.

Do tog trenutka, 2021. Green Hydrogen Coalition u suradnji s Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) i drugim ključnim partnerima pokrenuo HyDeal LA kako bi se u bazenu Los Angelesa do 1.50. postigla opsežna nabava zelenog vodika po cijeni od 2030 USD/kilogram.

Poboljšanje proizvodne učinkovitosti

Industrija vjetra, sunca i baterija ostvarila je ekonomiju razmjera povećavajući proizvodnju. Konkretno, automatizacija proizvodnje značajno je smanjila troškove proizvodnje.

Ducker očekuje da će se nešto slično dogoditi i za vodik. Napredak u automatizaciji i jeftinim proizvodnim metodama stvorit će ciklus u kojem te učinkovitosti smanjuju troškove, što dovodi do većih ulaganja i proizvodnje, povećava opskrbu i stvara daljnju učinkovitost — što sve dodatno smanjuje troškove, pomažući u povećanju usvajanja.

Prihvaćanje tehnološkog napretka

Obnovljiva energija je ključna za proizvodnju zelenog vodika. Kao rezultat toga, sve što smanjuje troškove obnovljivih izvora energije uz povećanje njihove dostupnosti - na primjer, poboljšanja razmjera i učinkovitosti za solarnu energiju i vjetar - može pomoći ekonomiji zelenog vodika.

Štoviše, nove tehnologije koje pretvaraju plinske turbine u pogon na zeleni vodik stvorit će potražnju za njim kod proizvođača električne energije koji su predani smanjenju svojih emisija, što će dovesti do povećanja proizvodnje. Povećana opskrba zauzvrat može učiniti velike količine uskladištenog zelenog vodika dostupnim za energetski intenzivne industrije koje je teško dekarbonizirati, kao što su transport, čelik i beton. Isto tako, poboljšanja sustava u jednom sektoru mogu se pretočiti u druge sektore.

Druge poluge koje mogu potaknuti proizvodnju

Postoje i drugi čimbenici koji također mogu doprinijeti nižim troškovima, od političkih poticaja za proizvođače vodika do poreznih olakšica za korištenje obnovljive energije. Razvoj politike obnovljive energije na regionalnoj osnovi također može potaknuti smanjenje troškova, povećanjem baze kupaca i daljnjim korištenjem prednosti ekonomije razmjera.

Kako se jednadžba troškova i koristi oko zelenog vodika jača, ove vrste poticaja i sporazuma dodatno će ubrzati njegovu evoluciju. “Većina tehnologija čiste energije s kojima radimo spustila se s krivulje troškova brže nego što je itko mislio da hoće”, kaže Bhatt.

POVEZAN SADRŽAJ

Može li nam nuklearna fuzija dati neograničenu energiju bez emisija?

Savjeti za mlade inženjere: prihvatite današnju zelenu tehnološku priliku

Od Sci-Fi do tvorničkog kata: ova 3 robota čine logistiku sigurnijom

Elemente koji su pod kontrolom industrije, kao što su tehnološki napredak i ekonomija razmjera, lakše je predvidjeti nego državne subvencije. Ali svjetska neto budućnost bez ugljika ovisi o svim tim sudionicima, kako za rješavanje tehničkih izazova probojnih inovacija tako i za poboljšanje ekonomije dovoljno da se potakne korištenje novih tehnologija. Na sreću, svi ovi elementi su u tijeku, a napredak na svakoj fronti daje razlog za optimizam.

O autoru

Mitsubishi Power Americas je marka energetskih rješenja tvrtke Mitsubishi Heavy Industries.