Hidrogen Meningkat Dalam Peralihan Tenaga, Tetapi Ia Mungkin Terlebih Jual

Apa yang kita tahu sebelum ini.

Aspek hidrogen berikut telah diterokai sebelum ini.

Rystad Energy meramalkan dua tahun lalu bahawa hidrogen cecair akan mendapat tempat di meja 2050 tetapi hanya menyumbang 7% daripada jumlah tenaga bersih yang diperlukan. 7% ini ialah niche bahan api bersih untuk penerbangan yang sukar dihentikan, kapal laut dan industri simen dan keluli.

Hidrogen cecair mempunyai dua kelebihan besar: satu, tenaga terkandung dalam bentuk padat. Kedua, ia terbakar di udara menjadi air tanpa pelepasan karbon.

Hidrogen sangat sesuai untuk pengeluaran oleh syarikat minyak dan gas besar kerana mereka sudah tahu cara menghasilkan dan mengedarkan gas lain — gas asli — dan mereka mempunyai poket yang dalam.

Apa yang kita tahu sekarang.

DNV dalam laporan tahunan mereka¹ pada akhir tahun 2022 menganggarkan bahawa hidrogen cecair akan mengisi hanya 5% (bukan 7%) keperluan tenaga bersih menjelang 2050.

Seperti yang telah ditulis oleh Bloomberg Green, terdapat sebab mengapa hidrogen belum menjadi arus perdana, seperti angin dan solar. Satu ialah kos: pengeluaran hijau melalui elektrolisis air adalah mahal dan elektrolisis adalah teknologi yang tidak cekap.

Kedua, hidrogen biru tidak mesra iklim. Walaupun ia lebih murah daripada hidrogen hijau, hidrogen biru memerlukan tenaga untuk menghasilkan dan memecahkan metana kepada hidrogen ditambah CO2, dan CO2 perlu dilupuskan, biasanya oleh CCS (penangkapan dan penyimpanan karbon). Kedua-dua hujung rantai pengeluaran hidrogen menyebabkan "bersih" dalam alternatif hidrogen ini.

Tiga, kebanyakan mesin dan industri tidak disesuaikan untuk menggunakan hidrogen. Ia merupakan kos tambahan untuk memasang kereta konvensional untuk membakar hidrogen dan bukannya petrol, atau menyesuaikan mesin di kedai perindustrian untuk membakar hidrogen dan bukannya gas asli.

Hidrogen adalah sesuai semula jadi untuk syarikat minyak dan gas kerana pengalaman luas mereka dalam gas asli tetapi juga kerana mereka memperoleh keuntungan besar pada tahun 2022, dan mampu untuk mengambil risiko dalam usaha niaga baharu.

Ramalan kos suram untuk hidrogen.

Artikel terbaru menyediakan petikan daripada Tinjauan Peralihan Tenaga DNV¹ 2023. Perkara utama ialah:

· Untuk mencapai 5% daripada permintaan tenaga bersih global menjelang 2050 akan menelan belanja lebih $7 trilion untuk pengeluaran termasuk terminal ammonia baharu serta saluran paip.

· Kebanyakan hidrogen akan digunakan dalam pembuatan.

· Hidrogen dan ammonia bersama-sama akan membentuk kira-kira separuh daripada bahan api perkapalan global, salah satu daripada kategori yang sukar dikurangkan.

· Lebih daripada 50% saluran paip hidrogen global akan digunakan semula daripada saluran paip gas asli.

· Amerika Latin dan Timur Tengah dan Afrika Utara akan menjadi pengeksport hidrogen atau ammonia kerana mereka mempunyai wilayah besar yang tersedia untuk tenaga boleh diperbaharui seperti angin dan suria untuk membuat hidrogen melalui elektrolisis.

· Di Eropah, negara besar seperti Jerman, Perancis dan Sepanyol akan mempunyai sasaran 2030 sebanyak 4-6.5 Gw pengeluaran hidrogen domestik.

· UK dengan rangkaian saluran paip gasnya yang besar akan dapat bertukar daripada gas asli kepada hidrogen.

· Pelan EU termasuk 6 Gw kapasiti elektrolisis menjelang 2024 menangkap sehingga 40 Gw menjelang 2030.

Adakah hidrogen terlebih jual?

Jadi adakah hidrogen terlebih jual? Walaupun bahan api hidrogen mencipta lebih keseronokan daripada suria atau angin, 7% daripada ramalan jumlah tenaga bersih untuk hidrogen pada tahun 2050 adalah peratusan yang agak kecil daripada jumlah keseluruhan. Selain itu, kos berlebihan yang diramalkan untuk membawa hidrogen dalam talian menjadikannya tergoda untuk mengakui bahawa hidrogen telah terlebih jual sebagai bahan api bersih peluru perak untuk 2050.

Mari kita lihat aktiviti hidrogen di beberapa negara, yang sebahagian daripadanya terlibat dalam industri minyak dan gas.

Pelan hidrogen di Kesatuan Eropah (EU) berbanding AS

Jumlah pengeluaran global hidrogen adalah kira-kira 90 juta tan setahun sekarang. IEA (Agensi Tenaga Antarabangsa) meramalkan ini perlu meningkat kepada 180 juta tan setahun menjelang 2030 untuk mencapai pelepasan karbon bersih-sifar menjelang 2050.

Hampir kesemua kira-kira 10 juta tan setahun hidrogen yang dihasilkan sekarang di AS digunakan oleh industri untuk menapis petroleum, merawat logam, menghasilkan baja dan memproses makanan.

Tetapi kebanyakan pengeluaran hari ini, 99%, adalah hidrogen biru yang tidak bebas karbon, seperti yang diterangkan sebelum ini. Hidrogen hijau dihasilkan melalui elektrolisis air dan sebahagian besarnya bebas karbon, jika dikuasakan oleh elektrik boleh diperbaharui.

EU telah cepat menyesuaikan diri dengan elektrolisis untuk hidrogen hijau, sebahagian besarnya bebas karbon. Tetapi EU lambat bertindak balas terhadap pelaburan hidrogen besar-besaran yang disediakan oleh Akta Pengurangan Inflasi (IRA) AS yang mengarahkan $369 bilion kepada program tenaga hijau.

Di peringkat global, artikel itu berkata, hanya 1% daripada projek hidrogen yang dirancang, berjumlah 1 Tw (Terrawatt), telah memulakan pembinaan. Kira-kira satu perempat daripada ini, 269 Gw (Gigawatts) akan berada dalam talian menjelang 2030. Pertumbuhan akan terasa seperti revolusi, kerana pengeluaran hidrogen hari ini hanya 0.45 Gw.

Ia juga meramalkan bahawa kos hidrogen hijau akan jatuh dari 6-8 euro/kg hari ini kepada di bawah 3 euro/kg menjelang 2050.

Hab hidrogen di AS

Serta kelebihan biasa penumpuan infrastruktur, konsep hab hidrogen adalah untuk mengimbangi bahaya dan kos yang ditanggung dalam mengangkut hidrogen, yang sangat mudah terbakar, pada jarak yang jauh.

Kongres AS memperuntukkan $8 bilion daripada Akta Infrastruktur 2021 untuk DOE (Jabatan Tenaga) untuk menyokong sekurang-kurangnya empat projek demonstrasi yang melibatkan pengeluar hidrogen, pengguna akhir dan infrastruktur yang menghubungkannya. JAS telah pun membiayai 400 projek hidrogen yang menarik perhatian oleh Universiti, makmal kebangsaan dan industri dan hab baharu akan bergantung pada maklumat ini.

Permohonan pembiayaan penuh perlu dibuat pada April 2023. Empat pakatan swasta, serta banyak kerajaan negeri yang bersekutu dengan industri, dan beberapa bersekutu dengan negeri lain, telah memohon. Pembiayaan awal JAS tidak melebihi $1.25 bilion setiap hab, yang merupakan jumlah wang yang besar. Mereka menjangkakan untuk memilih 6-10 hab serantau dengan pembiayaan gabungan $6-7 bilion.

Satu hab dipanggil Hab HyVelocity berpusat di sepanjang Pantai Teluk AS, dan dianjurkan oleh Chevron
CVX
dan beberapa rakan kongsi syarikat swasta termasuk ExxonMobil
XOM
dan Mitsubishi. Mereka akan memanfaatkan rangkaian 48 pusat pengeluaran hidrogen (yang terbesar di dunia) serta 1,000 batu saluran paip hidrogen khusus di sepanjang pantai Louisiana dan Texas.

Satu matlamat adalah untuk menyelesaikan cabaran DOE, yang dipanggil Hydrogen Shot, untuk membuat 1 kg hidrogen sambil mengeluarkan kurang daripada 2 kg karbon dioksida. Matlamat lain ialah mengurangkan kos hidrogen sebanyak 80% — kepada $1/kg dalam tempoh 10 tahun.

Program seperti di atas telah menarik perhatian industri merentas kredit Cukai AS yang ditawarkan oleh IRA boleh menjana $100 bilion dalam pengeluaran hidrogen bersih – di samping $8 bilion yang diperuntukkan oleh Kongres daripada Akta Infrastruktur.

Hab hidrogen lain yang perlu diperhatikan telah diringkaskan secara ringkas oleh Reuters Events². Senarai mereka termasuk:

Hab Hidrogen Bersih Trans Permian dan Horizons: mempunyai hubungan yang kuat dengan minyak dan gas West Texas.

HyBuild Los Angeles

Projek HyGrid

Hab Hidrogen HALO: Negeri Arkansas, Louisiana dan Oklahoma mempunyai sejarah panjang dalam menghasilkan dan mengangkut cecair minyak dan gas.

Hab Penyimpanan Tenaga Bersih Termaju

Rangkaian Inovasi Hidrogen Bersih Barat Daya

Hab Hidrogen Tenggara

Kebanyakan projek ini melibatkan utiliti tenaga atau projek tajaan bandar bukan untung atau negeri dan banyak yang telah membina sokongan universiti.

Panggilan JAS untuk projek menerima 79 permohonan², tetapi hanya 33 daripada ini telah dijemput untuk beralih ke permohonan rasmi menjelang April 2023. Pemilihan akhir kurang daripada 10 hab akan dibuat pada separuh kedua 2023.

Jelas sekali bahawa pihak berkepentingan di seluruh negara telah menangkap visi hidrogen. AS telah komited kepada masa depan hidrogen dan mahu memimpin dunia dalam peralihan ini.

Dalam artikel akan datang, kami akan menerangkan aktiviti syarikat minyak dan gas tertentu dalam pengeluaran hidrogen.

Takeaways

Visi hidrogen ialah visi yang bercita-cita tinggi — kerana ia sukar untuk dihasilkan, berbahaya untuk disimpan dan diangkut serta mahal.

Versi karbon rendah hidrogen dipanggil hidrogen hijau, yang mahal, kerana ia merupakan proses yang tidak cekap berdasarkan elektrolisis air. Pada asasnya semua pengeluaran hidrogen semasa adalah hidrogen biru tetapi ini mempunyai kelemahan karbon tinggi pada permulaan dan akhir proses penjanaan.

Tetapi hidrogen bukanlah peluru perak. Industri hidrogen mungkin mengambil sedikit sebanyak 5-7% pelepasan tenaga dunia yang sukar dikurangkan menjelang 2050, tetapi sebahagian besar daripada jumlah pelepasan masih kekal: 93-95%.

Rujukan.

1. DNV, Tinjauan Peralihan Tenaga 2022, Oktober 13, 2022.

2. Acara Reuters: Negeri Hidrogen Amerika, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 April 2023.pd