um mit fossilen Brennstoffen zu konkurrieren!
Forschungsnachrichten
Ingenieure von UNSW Sydney haben die Zahlen zu den Produktionskosten für grünen Wasserstoff geknackt, um zu zeigen, dass Australien in der besten Position ist, um die Revolution des grünen Wasserstoffs mit seiner großen solaren Ressource und seinem Exportpotential zu nutzen.
Die Forscher identifizierten die Schlüsselfaktoren, die erforderlich sind, um die Kosten für grünen Wasserstoff zu senken und mit anderen Methoden zur Herstellung von Wasserstoff unter Verwendung fossiler Brennstoffe wettbewerbsfähig zu werden.
In einem heute in Cell Reports Physical Science veröffentlichten Artikel zeigen die Autoren, wie verschiedene Faktoren die Kosten für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse unter Verwendung eines speziellen Sonnensystems und ohne Verwendung von zusätzlichem Strom aus dem Netz beeinflussen.
Ohne Strom aus dem Netz, das überwiegend aus fossilen Brennstoffen gespeist wird, wird bei dieser Methode Wasserstoff mit nahezu null Emissionen erzeugt. Netzfrei zu sein bedeutet auch, dass ein solches System an abgelegenen Orten mit guter, jahrelanger Sonneneinstrahlung eingesetzt werden kann.
Die Forscher untersuchten eine Reihe von Parametern, die den Endpreis für grüne Wasserstoff-Energie beeinflussen könnten, darunter die Kosten für Elektrolyseure und Photovoltaik-Solaranlagen (PV), die Effizienz des Elektrolyseurs, das verfügbare Sonnenlicht und die Größe der Anlagen.
In Tausenden von Berechnungen mit zufällig zugewiesenen Werten für verschiedene Parameter in verschiedenen Szenarien stellten die Forscher fest, dass die Kosten für grünen Wasserstoff zwischen 2,89 USD und 4,67 USD pro Kilogramm (4,04 AUD bis 6,53 AUD) lagen. Es war möglich, noch niedriger zu werden, sagten die Forscher, mit vorgeschlagenen Szenarien, die sich 2,50 USD pro Kilogramm (3,50 AUD) näherten. Ab diesem Zeitpunkt beginnt grüner Wasserstoff mit der Produktion fossiler Brennstoffe wettbewerbsfähig zu werden.
WARUM EINE PREISREIHE?
Der Co-Autor Nathan Chang, Postdoktorand an der School of Photovoltaic Renewable Energy Engineering der UNSW, sagt, ein häufiges Problem bei der Schätzung der Kosten für die Entwicklung von Technologien sei, dass Berechnungen auf Annahmen beruhen, die möglicherweise nur für bestimmte Situationen oder Umstände gelten. Dies macht die Ergebnisse für andere Standorte weniger relevant und berücksichtigt nicht, dass sich die technologische Leistung und die Kosten im Laufe der Zeit verbessern.
"Aber hier erhalten wir nicht nur eine einzige berechnete Zahl, sondern eine Reihe möglicher Zahlen", sagt er.
"Und jede einzelne Antwort ist eine Kombination vieler möglicher Eingabeparameter."
„Zum Beispiel haben wir aktuelle Daten zu den Kosten von PV-Anlagen in Australien, aber wir wissen, dass sie in einigen Ländern viel mehr für ihre Anlagen bezahlen. Wir haben auch gesehen, dass die PV-Kosten jedes Jahr sinken. Wir haben also niedrigere und höhere Kostenwerte in das Modell aufgenommen, um zu sehen, was mit den Kosten für Wasserstoff passieren würde.
„Nachdem wir all diese unterschiedlichen Werte in unseren Algorithmus eingegeben und eine Reihe von Preisen für Wasserstoff-Energie erhalten hatten, sagten wir:‚ Okay, es gab einige Fälle, in denen wir uns diesem Wert von 2 USD (2,80 AUD) pro Kilogramm näherten . Was war es an diesen Fällen, die es so niedrig gemacht haben? '”
Der Co-Autor Dr. Rahman Daiyan vom ARC-Schulungszentrum für globale Wasserstoffwirtschaft und der School of Chemical Engineering der UNSW sagte, dass bei der Untersuchung der Fälle, in denen sich die Kosten pro Kilogramm 2 US-Dollar näherten, bestimmte Parameter aufgefallen seien.
„Die Kapitalkosten von Elektrolyseuren und ihre Effizienz bestimmen nach wie vor die Lebensfähigkeit von erneuerbarem Wasserstoff“, sagt er.
„Ein entscheidender Weg, um die Kosten weiter zu senken, wäre die Verwendung billiger Katalysatoren auf Übergangsmetallbasis in Elektrolyseuren. Sie sind nicht nur billiger, sondern können sogar Katalysatoren übertreffen, die derzeit im kommerziellen Einsatz sind.
"Studien wie diese bieten Inspiration und Ziele für Forscher, die in der Katalysatorentwicklung arbeiten."
DAS ALLES SUMMIERT SICH
Das System- und Kostensimulationsmodell selbst wurde von dem Studenten Jonathon Yates erstellt, der die Möglichkeit erhielt, im Rahmen des Stipendienprogramms Taste of Research der UNSW an dem Projekt zu arbeiten.
„Wir haben reale Wetterdaten verwendet und für jeden Standort die optimale Größe der PV-Anlage ermittelt“, sagt er.
„Wir haben dann gesehen, wie dies die Wirtschaftlichkeit an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt verändern würde, an denen solarbetriebene Elektrolyse in Betracht gezogen wird.
„Wir wussten, dass jeder Standort, an dem ein solches System installiert werden würde, anders sein würde - unterschiedliche Größen erfordern und unterschiedliche Kosten für Komponenten tragen müssen. Wenn diese mit Wetterschwankungen kombiniert werden, haben einige Standorte ein geringeres Kostenpotenzial als andere, was auf eine Exportmöglichkeit hinweisen kann. “
Er verweist auf das Beispiel Japans, das keine große solare Ressource besitzt und dessen Größe möglicherweise begrenzt ist.
„Im Vergleich zu den weitläufigen Outback-Regionen Australiens, in denen viel Sonnenlicht vorhanden ist, besteht möglicherweise ein erheblicher Kostenunterschied“, sagt Yates.
VORAUSSCHAUEN
Die Forscher sagen, dass es nicht weit hergeholt ist, sich vorzustellen, dass Wasserstoff-Großkraftwerke in den nächsten Jahrzehnten billiger werden als Anlagen mit fossilen Brennstoffen.
„Da die PV-Kosten sinken, verändert sich die Wirtschaftlichkeit der solaren Wasserstoffproduktion“, sagt Dr. Chang.
„In der Vergangenheit wurde die Idee eines ferngesteuerten solarbetriebenen Elektrolysesystems als viel zu teuer angesehen. Aber die Kluft verringert sich jedes Jahr, und an einigen Standorten wird es eher früher als später einen Übergangspunkt geben. “
Dr. Daiyan sagt: „Mit technologischen Verbesserungen der Elektrolyseureffizienz, der Erwartung niedrigerer Kosten für die Installation dieser Systemtypen und der Bereitschaft von Regierungen und Industrie, in größere Systeme zu investieren, um Skaleneffekte zu nutzen, rückt diese umweltfreundliche Technologie näher wettbewerbsfähig sein mit der alternativen Produktion von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen. “
Laut Yates ist es nur eine Frage der Zeit, bis grüner Wasserstoff wirtschaftlicher wird als Wasserstoff, der mit fossilen Brennstoffen hergestellt wird.
„Wenn wir die Kosten für Wasserstoff anhand der Prognosen anderer Forscher zu Elektrolyseur- und PV-Kosten neu berechnen, können die Kosten für grünen Wasserstoff bis 2030 auf 2,20 USD pro kg (3,08 AUD) sinken, was gleich oder billiger ist als Die Kosten für fossilen Brennstoff produzierten Wasserstoff.
"In diesem Fall ist Australien mit seiner großen solaren Ressource gut aufgestellt, um davon zu profitieren."
https://wattsupwiththat.com/2020/10/17/...-compete-with-fossil-fuels/ |
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