Den Wasserstoff-Hype überwinden!
Befindet sich Europa an der Spitze eines weiteren Wasserstoff-Hype-Zyklus, bei dem die Begeisterung in echte Projekte umgesetzt wird, um die Dekarbonisierung zu beschleunigen - oder werden seine Befürworter erneut enttäuscht sein?
Konjunkturpakete geben Wasserstoff eine Schlüsselrolle in Wiederauffüllungsplänen, insbesondere bei der Dekarbonisierung von Sektoren wie Chemie, Stahl und Schwertransport, bei denen die Elektrifizierung - die als Hauptweg zur Dekarbonisierung erwartet wird - möglicherweise keine Option ist. Es werden auch Arbeitsplätze geschaffen. Die Internationale Energieagentur (IEA) schätzt, dass neue Industrien wie Wasserstoff für jede investierte Million US-Dollar zwischen sechs und acht Arbeitsplätze schaffen könnten.
Die Niederlande, Deutschland und Portugal haben umfassende Strategien festgelegt, um die Forschungsanstrengungen zu verstärken und zur Schaffung von Nachfrage beizutragen. Die EU sieht Wasserstoff als Schlüssel zur Erfüllung ihrer Verpflichtung, die CO2-Emissionen bis 2030 um mindestens 50% zu senken. Sie muss Milliarden durch den Green Deal und ein im Juli vereinbartes Rückgewinnungspaket in Höhe von 750 Mrd. EUR (678 Mrd. GBP) investieren. EU-Green Deal-Chef Frans Timmermans erklärte, dass „Wasserstoff rockt“ und forderte eine Pipeline von Projekten, die der Block unterstützen kann.
Die Strategie der EUsieht eine sechsfache Erhöhung der Kapazität zur Erzeugung von grünem Wasserstoff vor, der mit erneuerbarer Energie hergestellt wird, um Wasser in seine Bestandteile aufzuspalten, bis 2024. Dies würde zur Dekarbonisierung der bestehenden Wasserstoffproduktion in Chemikalien und zur Raffination verwendet, wo Elektrolyseure heute nur noch 4% produzieren des Wasserstoffbedarfs. Ein weiterer Maßstab von mindestens 40 GW Elektrolyseuren, die bis 2030 10 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr produzieren können, sieht den Einsatz in der Stahlproduktion, in Zügen und in der Schifffahrt vor. Zu diesem Zeitpunkt wird erwartet, dass grüner Wasserstoff gegenüber anderen Formen der Wasserstoffproduktion aus fossilen Brennstoffen kostengünstig wird. All dies könnte bis zu 340 Mrd. EUR für die Erzeugung von Wind- und Sonnenenergie von 80 bis 120 GW erfordern, während Hunderte Millionen mehr für die Wasserstofftransport- und -speicherinfrastruktur benötigt werden (obwohl einige bestehende Gaspipelines umgebaut werden könnten).
Die EU sieht auch die Aussicht auf die Erzeugung von Wasserstoff durch billigen Solarstrom in Afrika im Auge - und beschleunigt gleichzeitig die Energiewende dieses Kontinents. Letztendlich sieht es vor, dass Wasserstoff bis 2050 13–14% des europäischen Energiemixes liefert.
"Um die Wasserstoffindustrie bis 2030 zu skalieren und den Meilenstein der Lieferkosten von 2 USD / kg zu erreichen, wären kumulierte Subventionen in Höhe von rund 150 Mrd. USD und Gesamtinvestitionen in Höhe von 300 Mrd. USD erforderlich", sagt Kobad Bhavnagri, weltweiter Industriechef und Dekarbonisierung von Gebäuden bei Bloomberg New Energy Finance. "Es gibt jetzt Anzeichen dafür, dass dieses Subventions- und Investitionsniveau erreicht oder sogar überschritten werden könnte." Viele andere Regierungen haben zwar Wasserstoffstrategien entwickelt, sie enthalten jedoch noch keine Investitionsmechanismen. "Da die EU jedoch eine klare Führung übernimmt, könnte sich dies jetzt ändern."
In Großbritannien "bestand das Problem seit mindestens einem Jahrzehnt darin, dass Wasserstoff immer eine gute Option war, um ihn im Hintergrund zu haben, vielleicht Plan B oder Plan C", schlägt David Joffe vor, Leiter der Kohlenstoffbudgets im Ausschuss zum Klimawandel (CCC). "Nichts wird tatsächlich getan, und es wird nie ein Plan A." Das Engagement für Netto-Null bis 2050 hat auch die Köpfe fokussiert: „Jeder erkennt, dass man überall so hart wie möglich sein muss. Und es bringt auch Klarheit in die Rolle von Wasserstoff, dass wir ihn definitiv brauchen. “
Vom Papier bis zur Herstellung von Nudeln - Piloten sind unterwegs, um die Kraft von Wasserstoff zu demonstrieren. Große Investitionen in Wind- und Solarkapazität sind geplant. Im vergangenen Monat kündigte Iberdrola ein 150-Millionen-Euro-Projekt zur Entwicklung einer 100-MW-Solaranlage zur Stromversorgung mit grünem Wasserstoff für den spanischen Düngemittelhersteller Fertiberia an. Die Anlage wird nächstes Jahr in Betrieb gehen.
Mike Parr, Direktor bei den Energieberatern PWR und Lobbyist für grünen Wasserstoff, ist der Ansicht, dass die EU-Strategie nach 2030 zu viel zu tun lässt. Das Ziel für erneuerbare Energien ist angesichts der Geschwindigkeit, mit der erneuerbare Energien ausgebaut werden können, nicht sehr ehrgeizig Die [Wasserstoff] -Strategie scheint auf den heutigen Technologien zu basieren. ' Er erwartet beispielsweise die Aufstellung von Elektrolyseuren in Offshore-Windkraftanlagen.
In ganz Großbritannien und Kontinentaleuropa arbeiten die Hafenbehörden mit industriellen Anwendern und Produzenten zusammen, um grüne Wasserstoffcluster zu schaffen, in denen sich Angebot und Nachfrage treffen können: Zum Beispiel, um die Phillips 66-Raffinerie am Humber oder den Standort Ijmuiden von Tata Steel in den USA zu dekarbonisieren Niederlande. Zusammen mit Nouryon und dem Amsterdamer Hafen plant das Unternehmen dort eine 100-MW-Wasserstoffanlage, in der jährlich bis zu 15.000 Tonnen Wasserstoff produziert werden - und die voraussichtlich 2024 in Betrieb sein wird. Dies ist ein Sprungbrett, um die Emissionen bis 2030 um 30% zu senken. und eine aus einer Mischung neuer Technologien (einschließlich der Neugestaltung von Prozessen, um 20% weniger Energie zu verbrauchen), die darauf abzielen, ihn 2050 zu einem klimaneutralen Stahlhersteller zu machen. „Es ist jedoch keine leichte Aufgabe, den Stahlsektor mit Wasserstoff zu betreiben… es ist wichtig, dass Die Infrastruktur läuft und wir wollen daraus lernen.Welt der Chemie .
Für den Betrieb mit grünem Wasserstoff benötigt das Stahlwerk letztendlich eine Windkapazität von 6 GW - heute hat der weltweit größte Offshore-Windpark (vor der Küste von Yorkshire) eine Kapazität von 1,2 GW. Bis genügend erneuerbare Energie verfügbar ist, sieht Tata Steel eine Kohlenstoffabscheidung (-nutzung) und -speicherung (CC (U) S), die einen Übergang von Erdgas unterstützt. Es hat sich einem anderen Konsortium angeschlossen, das die Infrastruktur für den Transport und die Speicherung von Kohlendioxid unter der Nordsee entwickeln soll.
Blau gegen Grün
Heutzutage wird der größte Teil des Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen hergestellt, hauptsächlich durch Dampfreformierung von Methan (SMR). In Kombination mit CC (U) S wird auf diese Weise hergestellter Wasserstoff als blauer Wasserstoff bezeichnet. Die EU geht davon aus, dass rund 11 Mrd. EUR für die Nachrüstung der bestehenden Wasserstoffproduktion mit CC (U) S benötigt werden. Während blauer Wasserstoff bei Umweltgruppen unbeliebt ist, prognostizieren sowohl Shell als auch BP eine anhaltende Nachfrage nach Gas. Im vergangenen Monat hat sich das norwegische Energieunternehmen Equinor verpflichtet, in eine große Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas in Saltend on the Humber zu investieren. Es wird mit CCS kombiniert, wodurch industrielle Anwender 900.000 Tonnen Kohlendioxidemissionen pro Jahr vermeiden können.
Johnson Matthey hat ein effizienteres Verfahren entwickelt, bei dem ein gasbeheizter Reformer mit einem autothermen Reformer kombiniert und Sauerstoff zur Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff verwendet wird. Höhere Temperaturen bedeuten mehr Wasserstoff und weniger Kohlendioxid pro Methaneinheit. Das während der Reaktion entstehende Kohlendioxid steht unter hohem Druck und hoher Konzentration, so dass es effizienter und kostengünstiger zu erfassen ist, erklärt Eugene McKenna, Direktor für Geschäftsentwicklung und Innovation. Über 95% Kohlendioxid können eingefangen werden. Das System von Johnson Matthey steht im Mittelpunkt der Vorschläge des HyNet-Konsortiums, einen Industriecluster im Nordwesten Englands zu dekarbonisieren, der durch die Wasserstoffproduktion in der Stanlow-Raffinerie von Essar Oil gespeist wird.
"Blauer Wasserstoff wird der Schlüssel sein, wenn wir schnell handeln wollen", argumentiert McKenna. „Sie nutzen die vorhandene Infrastruktur, sodass Sie nicht alles aufbauen müssen. Sie können die Wasserstoffproduktionsanlagen in eine vorhandene Brachflächenölraffinerie einbauen, die das Ende einer Gasleitung darstellt. Sie können diesen Wasserstoff in die häusliche Versorgung bringen; Es gibt viele industrielle Hochenergieverbraucher in der Nähe. Es gibt eine Verkehrsinfrastruktur, und Sie haben ein erschöpftes Gasfeld bereit, um das Kohlendioxid am anderen Ende aufzunehmen. Es scheint eine wirklich gute Gelegenheit zu sein, die Technologie zu beweisen und vielleicht der erste auf der Welt zu sein, der die Technologie einsetzt. '
Er betont jedoch, dass sowohl blauer als auch grüner Wasserstoff notwendig sein werden. „Es wird einige Orte geben, an denen Sie grün werden könnten, und andere, an denen Sie blau werden möchten. Ich denke, wir sollten uns auf das Nettoergebnis konzentrieren, das die geringstmöglichen Treibhausgasemissionen am Ende des Prozesses darstellt und gleichzeitig Energie in dem Format liefert, das wir benötigen. '
Bhavnagri geht jedoch davon aus, dass die Marktdynamik und letztendlich die Kosten dazu führen werden, dass erneuerbarer Wasserstoff dominiert. „Ich glaube einfach nicht, dass es in den nächsten 10 Jahren einen großen Markt für Wasserstoff-CCS-Projekte gibt. Und nach 10 Jahren wird erneuerbarer Wasserstoff billiger geworden. '
Das Hynet-Konsortium verfügt auch über staatliche Mittel für Wasserstoff-Pilotstudien in der Glasherstellungsanlage von Pilkington in St. Helens und im Port Sunlight-Werk von Unilever, in dem Haushalts- und Körperpflegeprodukte hergestellt werden. Im Erfolgsfall könnte die Unilever-Demonstration den Anstoß geben, Teile der Chemie-, Automobil- und Lebensmittel- und Getränkebranche, die derzeit Hochdruckdampf verwenden, zu entkohlen und so jährlich bis zu 20 Millionen Tonnen Kohlenstoffemissionen zu vermeiden - oder etwa 25% der britischen Industrie Emissionen.
"Wir glauben, dass Industriecluster ein wirklich guter Ort sind, um diese Kohlendioxid- und Wasserstoffinfrastruktur auszubauen und diese Option zu schaffen", sagt Joffe. In seinem jüngsten Bericht an das Parlament forderte der CCC die Regierung auf, zu Beginn dieses Jahrzehnts groß angelegte Versuche anzustreben. Das Timing ist entscheidend: „Wenn Sie 2040 mit den Industrieclustern beginnen, verpassen Sie wahrscheinlich die meiste Gelegenheit, die Wasserstoffoption für den Verkehrssektor oder den Bausektor oder was auch immer zu öffnen. Wenn Sie sie im Jahr 2025 machen, haben Sie viel mehr Möglichkeiten. '
Ob oder wie wichtig Wasserstoff beim Ersatz der Erdgasverteilungsinfrastruktur sein wird, ist nicht klar. Eine drastische Reduzierung der Kosten für erneuerbare Energien bedeutet, dass die Elektrifizierung jetzt der Hauptkonkurrent ist. Um Gebäude emissionsfrei zu machen, müssen bis Mitte des Jahrzehnts Entscheidungen getroffen werden.
In der Industrie mag die Antwort anders sein, schlägt Joffe vor: „Ich denke, es gibt dort eine Reihe, die je nach den Prozessen ziemlich standortspezifisch sein wird. ob lokaler Wasserstoff verfügbar ist; ob Sie das Stromnetz aufrüsten müssen, um die Elektrifizierungsalternative zu ermöglichen und so weiter. Wir denken nicht an Wasserstoff als Einheitsgröße “, betont er.
Richtlinienunterstützung
Der Übergang von der Demonstrationsskala zur umfassenden Umsetzung erfordert sowohl finanzielle als auch politische Investitionen. „Die Technologie ist da, die Partner, die wollen, dass sie erfolgreich ist, sind da… aber der Knackpunkt wird sein, wie dieses Geschäftsmodell aussieht. Und werden die Leute ihr Geld in den Bau stecken? ' sagt McKenna.
Sowohl Hynet als auch Equinors Pläne hängen von der Unterstützung der britischen Regierung ab. Ob blau oder grün, Wasserstoff braucht Unterstützung. "Wir müssen die Begeisterung, die es derzeit gibt, wirklich in Projekte umsetzen, aber dann auch dauerhafte politische Mechanismen, damit die Wirtschaft tatsächlich funktioniert", sagt Joffe.
Sowohl die britische Regierung als auch die EU prüfen Subventionen in Form von Differenzverträgen, einem Mechanismus, der zur Unterstützung erneuerbarer Energien eingesetzt wird, indem die Differenz zwischen ihnen und Strom, der durch fossile Brennstoffe erzeugt wird, für einen festgelegten Zeitraum oder die Differenz in gezahlt wird Kohlendioxidpreis im Vergleich zum Preis im Emissionshandelssystem. Die EU prüft auch CO2-Grenzanpassungen, die dazu beitragen könnten, energieintensive Industrien wie Stahl vor billigeren Importen aus Ländern mit weniger strengen Klimaschutzmaßnahmen zu schützen. Eine dritte Option sind Standards zur Schaffung einer Nachfrage nach kohlenstoffarmen Alternativen wie Stahl. Joffe weist darauf hin, dass wir für Offshore-Windkraftanlagen kohlenstoffarmen Stahl benötigen - was die Nachfrage nach Wasserstoff steigert.
Angesichts der Zusagen, Netto-Null zu erreichen, und der verfügbaren Zeit ist klar, dass diese Entscheidungen eher früher als später getroffen werden müssen.
https://www.chemistryworld.com/news/...-hydrogen-hype/4012281.article |
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