Může být nejhojnější prvek ve vesmíru použit jako pohonná látka pro těžká vozidla a výměna plynu mimo síť? Martin Guttridge-Hewitt zkoumá vznikající trh s vodíkem, aby lépe porozuměl nákladům, emisím a přístupu.
Profesor Nigel Brandon (vlevo) je více než kvalifikovaný, aby hovořil o budoucím energetickém mixu Spojeného království. Děkan Fakulty inženýrství na Imperial College v Londýně, kde zastává katedru udržitelného rozvoje v energetice, do konce roku 2022 byl ředitelem UK Hydrogen and Fuel Cells SUPERGEN Hub.
Je také spoluzakladatelem The First Element, skupiny technologických, vědeckých a technických expertů, kteří zkoumají komerční, průmyslové a spotřebitelské případy použití vodíku a zeleného vodíku a identifikují potenciální cesty na trh. Jasný zastánce tohoto typu paliva, přesto rychle poukazuje na to, že všeléky pro životní prostředí neexistují.
„Zelený vodík se vyrábí elektrolýzou, [obnovitelná] elektřina je naším vstupem a vždy za to bude trest, ztráta účinnosti při přeměně. Proto budou s procesem spojené také náklady. Takže první věc, kterou je třeba říci, je, že pokud můžete použít zelenou elektřinu k přímému napájení něčeho, měli byste to udělat. Električtější budoucnost je směr cestování,“ říká Brandon. „Pokud si ale uděláme obrázek napříč celou britskou ekonomikou, existuje mnoho průmyslových procesů, které je obtížné elektricky dekarbonizovat.
„První prvek se také velmi zabývá tím, aby byl vodík na spotřebitelské úrovni dostupnější. Mohli by tedy majitelé domů a další provozovatelé budov vyrábět vodík lokálně z obnovitelného zdroje, nejspíše z fotovoltaického panelu, ale pro větší aplikace by to mohla být větrná turbína a skladovat ho lokálně? Lze jej tedy použít lokálně k dekarbonizaci spotřeby energie?‘, pokračuje.
Uvažuje se o několika trzích, z nichž mnohé jsou mimo síť a v současnosti jsou závislé na plynu v lahvích. Například vaření na sporáku bez potrubního připojení nebo roztápění grilu. Jiné, jako je chemická výroba a výroba oceli, jsou příliš náročné na energii, než aby uvažovaly pouze o elektřině.
„Není to tak jasné, jako když se řekne „všechno to bude elektřina“ nebo „všechno to bude vodík“. Skončí to mixem, s více elektřinou než dnes a vodíkem… ale záleží na tom, kde jste a co potřebujete,“ říká Brandon. „Elektřina bude nejlevnější na jednotku energie, pak vodík a potom syntetická paliva vyrobená z vodíku.
Skřípání čísel vrhá tento bod do ostré úlevy. Z hlediska účinnosti má největší smysl provozovat elektrické tepelné čerpadlo pro vytápění domu. Jak nám říká Brandon, nabízí to přibližně 3.5 jednotky tepla na jednotku výkonu. Instalace systému je však nesmírně rušivá a neuvěřitelně drahá. Pro srovnání, přechod ze zemního plynu na vodík vyžaduje méně a jednodušších upgradů, což je výrazně levnější, ale v důsledku toho trpí účinnost.
„Budou také existovat sektory dopravního průmyslu, které je velmi obtížné elektrifikovat pomocí baterií. Letadla jsou klasika. Nikdy nepoletíte přes Atlantik v bateriovém elektrickém letadle,“ pokračuje, než přidá námořní a lodní dopravu na seznam sektorů, které potřebují příliš mnoho energie pro přímou elektrifikaci. „Následují autobusy a kamiony. Mohlo by to být možné s elektrickou baterií, ale můžete také potřebovat palivo.
„Může to přijít přímo jako vodík nebo syntetické palivo vyrobené z vodíku, což zahrnuje smíchání biogenního CO2 s vodíkem. To nám přináší pokles paliva, které lze použít ve standardním spalovacím motoru,“ pokračuje s tím, že paliva vyrobená z vodíku a zeleného vodíku mají svou Achillovu patu – cenu. „Často říkám lidem, že se budou používat syntetická paliva ze dvou důvodů, jedním je let do New Yorku a druhým je řízení vašeho klasického Aston Martina. Kromě toho nebudou mít velké využití kvůli ceně.“
Pokud jde o budoucnost dopravy, a zejména o roli zeleného vodíku, má Juergen Guldner (vlevo) co sdílet. Jako manažer vodíkové technologie v BMW hraje jeho tým ústřední roli při vyšetřování toho, jak může výrobní linka automobilového giganta v nadcházejících desetiletích dekarbonizovat začleněním zeleného vodíku.
Firma má v současné době pilotní vozový park, který předvádí, čeho lze s touto technologií dosáhnout, a některá vozidla by mohla být k dispozici ke koupi později v tomto desetiletí. Přestože je společnost hrdá, že nyní nabízí elektrickou variantu baterie pro každý model s vnitřním spalováním, Guldner je také jasný, že jediná alternativa fosilního paliva nebude stačit.
„Myslíme si, že z dlouhodobého hlediska svět potřebuje druhou technologii s nulovými emisemi. Existují případy použití, kdy elektrické baterie budou mít omezení. V sektoru dopravy je to složitý obrázek, ale obecnou podstatou je, že čím těžší vozidlo, tím větší smysl má vodík,“ říká Guldner a vysvětluje, že BMW zkoumá plyn už 40 let. „Ale vidíme také potenciál na straně cestujících, u dodávek a lehkých užitkových vozidel. dostáváme zpětnou vazbu od určité skupiny zákazníků, že baterie s elektrickým pohonem nesplní jejich potřeby mobility a chtějí nulové emise.
„Vodíková vozidla mohou nabídnout dobrou hodnotu… mají skvělé zrychlení, tichou jízdu, jsou bez emisí – za předpokladu, že se jedná o zelený vodík – a doplňování paliva je rychlé, jako u spalovacího motoru,“ pokračuje. „Mnoho lidí nechce plánovat svůj život kolem elektrického nabíjení a 20 nebo 30 minut na dobíjení je problém. Takže u vodíku mluvíme o lidech, kteří nemají domácí nabíjení a spoléhají na veřejnou infrastrukturu. Ve velkých městech to bude vždy problém. V BMW myslíme celosvětově a mnoho metropolitních oblastí bude mít problém s elektrickým nabíjením všude.“
Velká Británie vůči tomu není imunní. Vyšetřování z října 2022 Novinky o kvalitě ovzduší odhalila, že z 300,000 2030 nabíjecích bodů, které chce Downing Street nainstalovat do roku 30,000, jich je zatím jen XNUMX XNUMX a národní zavádění nevykazuje žádné známky zrychlení. Důvodů je několik, včetně nákladů na instalaci zcela nové infrastruktury. Pro srovnání, vodík a zelený vodík mohou využívat stávající zařízení.
„Infrastruktura elektrického nabíjení má svá omezení, jakmile zvážíte konec hry – dokončení 100 % vozidel. Zde si vodík skutečně přijde na své, protože může využívat stávající čerpací stanice, jen je musíme dodatečně vybavit. Náklady jsou téměř stejné pro každou jednotku, ve skutečnosti by mohly klesnout, jakmile bude více lidí stavět kompresory, čerpadla a tak dále na stanicích,“ říká Guldner. „Zajímavé je, že studie z Německa a Komise EU ukázaly, že duální infrastruktura – vodíkové a elektrické nabíjení – je levnější variantou, pokud chcete dosáhnout na všechna vozidla.
„Infrastruktura pro nabíjení elektřiny má rostoucí nákladovou křivku, protože zahrnuje modernizaci sítě, trafostanice a tak dále, aby se získala veškerá elektřina potřebná k napájení nabíjecích bodů. Když se zamyslíme nad tím, jaké velké parkovací domy máme ve městech, pokud chcete, aby byla většina parkovacích míst elektrická, bude to opravdu drahé. Musíme dokonce rozkopat silnice, abychom dali větší kabely dolů,“ pokračuje. „Obecným tématem a myšlením nyní je, že dvě infrastruktury jsou lepší než jedna, zvláště když musíme budovat vrchol. Pokud se chceme vyhnout chaosu o prázdninových víkendech a tak dále, když jsou všichni na cestách, vodík by mohl být velkou úlevou tlaku na infrastrukturu.“
Známky tohoto přístupu začínají být patrné zejména na kontinentu. Členské státy EU se již dohodly na výstavbě vodíkových čerpacích stanic ve všech hlavních „městských uzlech“. Tento termín označuje 424 měst v regionu s více než 100,000 200 obyvateli, kde se nacházejí přístavy, letiště a železniční terminály. Stanice budou také umístěny každých 2024 km podél transevropské dopravní sítě (TEN-T) devíti hlavních cestovních koridorů, které protínají blok. Mezitím se ve Spojeném království otevřou první účelové vodíkové stanice v roce 2 díky britskému start-upu Element 8 a vládní investici ve výši XNUMX milionů liber.
„Mnoho komponentů [ve vodíkových vozidlech] jsem v pokušení nazvat je ‚standardními‘, protože automobilový průmysl je vyrábí již více než 100 let. Senzory, ventily, potrubí, vzduchový systém, kompresory, to vše jsou průmyslové komponenty a dodavatelé se dnes o tuto [vodíkovou] technologii velmi zajímají, protože je to pro ně pokračování jejich podnikání,“ vysvětluje Guldner příznivou cenu oproti infrastruktuře. s bateriovými elektrickými vozidly pokračuje až k dílům nacházejícím se ve vodíkových motorech. „Takže existuje mnoho faktorů, které naznačují, že celkové náklady také klesnou.
„Samozřejmě to tam ještě není a vývoj všeho bude nějakou dobu trvat, ale pro nás to není o oslovení prvních X procent lidí, kteří chtějí jezdit s nulovými emisemi. Půjdou po skvělých bateriových elektromobilech, které má BMW a další na trhu. Tohle je opravdu o posledních 100 % a opravdu nevíme, kolik lidí zbyde,“ pokračuje. „S našimi prototypy jsme cestovali po světě a v každé zemi je ohlas pozitivní. Pokud chcete změnit chování, nabídněte volbu. A to je přesně to, co děláme.“
Tento článek se poprvé objevil v čísle 22 Air Quality News
