Perché si dovrebbe usare l'idrogeno per la produzione di energia?

29 June 2021 da John Armstrong
Perché si dovrebbe usare l'idrogeno per la produzione di energia?

SSE ed Equinors progettano di costruire una centrale a idrogeno nel Regno Unito. Per aiutare a navigare in questo argomento ho fornito una guida ai colori dell'idrogeno. Non sembra avere molto senso usare l'elettricità per fare idrogeno per poi riconvertirlo di nuovo in elettricità. Ma ci possono essere alcune buone ragioni che ho delineato qui sotto. In futuro l'idrogeno potrebbe essere generato alla fonte del gas metano. E invece di trasportare il gas liquido come il GNL, si trasporterà l'idrogeno pulito. La generazione di idrogeno tramite celle a combustibile o turbine sarà probabilmente molto più flessibile di un impianto che funziona con il carbonio

cattura del carbonio. Ci sono anche rischi associati - potenzialmente spostando un impianto da qualcosa che può operare in gran parte autonomamente a più di un impianto chimico con rischi associati. Tutte cose che rimangono in gran parte sconosciute nel futuro e rendono difficile prevedere dove si dirigerà il mercato. il mercato sarà un concorrente diretto per l'idrogeno. all'idrogeno.


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Questa domanda mi ha lasciato abbastanza perplesso e quando recentemente l'ho chiesto al mioRete LinkedInil post ha rapidamente superato le 15.000 visualizzazioni in un paio di giorni, mentre il dibattito infuriava nei commenti. Sfortunatamente, con tali feed su LinkedIn la vera comprensione può perdersi nella nebbia dei commenti e così ho pensato di condividere un riassunto in un blog.

 

La discussione è stata innescata dall'annuncio di SSE e Equinor di un piano per costruire uncentrale a idrogenonel Regno Unito.

Per aiutare a navigare in questo argomento ho fornito una guida ai colori dell'idrogenoqui. Gli autori su questo argomento spesso assumono che il lettore medio conosca la differenza tra idrogeno turchese, rosa, blu e verde - la maggior parte delle volte non me lo ricordo quindi non vedo perché dovresti!

 

La mia domanda era particolarmente incentrata sul perché si dovrebbe farebluidrogeno (idrogeno ricavato dal gas metano, con l'anidride carbonica catturata e immagazzinata sottoterra) overdel'idrogeno (fatto da elettricità rinnovabile) per poi bruciarlo in una centrale elettrica - quando si potrebbe semplicemente bruciare il metano in una centrale elettrica tradizionale e catturare l'anidride carbonica dopo l'evento. Non sembra avere molto senso usare l'elettricità per fare idrogeno per poi riconvertirlo di nuovo in elettricità, tuttavia sembra che ci possano essere alcune buone ragioni che ho delineato qui sotto.

 

  • Cattura pre e post-combustione

 

Anche se la cattura del carbonio dopo la combustione è possibile, non è perfetta al 100%. Ci sono alcune utili descrizioni delle diverse tecnologie dal sitoDipartimento dell'energia degli Stati Uniti. Per far funzionare la CCS i gas di scarico della centrale elettrica devono essere puliti e poi compressi (dato che escono praticamente a pressione atmosferica). Il processo richiede anche condizioni abbastanza stabili - quindi la centrale deve essere in funzione in uno stato costante e non in rapido aumento o diminuzione. La cattura pre-combustione sarà probabilmente più pulita nel complesso - poiché il processo è più semplice e non comporta l'aggiunta di altre sostanze inquinanti come i NOx dal processo di combustione. Si tratta comunque di un modo di procedere ad alta intensità energetica e quindi l'economia dovrebbe essere in grado di renderlo competitivo rispetto ad altre tecnologie.

 

  • Attrezzatura

 

Studihannoesaminato l'utilizzo della tecnologia della turbina a gas esistente per la generazione di idrogeno che sembra possibile senza significativi sviluppi tecnologici, ma la cattura di anidride carbonica dalla combustione richiede un sacco di attrezzature di processo aggiuntive. Tutto questo ha bisogno di spazio e costa denaro. Ci sono anche rischi associati - potenzialmente spostando un impianto da qualcosa che può operare in gran parte autonomamente a più di un impianto chimico con rischi associati. Catturare l'anidride carbonica alla centrale richiederebbe anche un percorso di tubi per tornare al sito di stoccaggio, mentre bruciare l'idrogeno richiederebbe solo un tubo per portare l'idrogeno al sito.

 

  • Idrogeno da luoghi lontani

 

In futuro l'idrogeno potrebbe essere generato alla fonte del gas metano. Così, invece di trasportare il gas liquido come il GNL, verrà trasportato l'idrogeno pulito. Dove è disponibile una pronta fornitura di idrogeno globale, la generazione di elettricità da quell'idrogeno può avere molto senso, specialmente se la rete di gas esistente è stata riutilizzata per l'idrogeno.

 

  • Flessibilità

 

La generazione di idrogeno tramite cella a combustibile o turbina sarà probabilmente molto più flessibile di un impianto che opera con la cattura del carbonio. Dove esiste una rete estesa di idrogeno, gli impianti locali di idrogeno "di picco" potrebbero essere usati per sostenere la rete quando la domanda cambia. A causa dei brevi cicli operativi, l'idrogeno fornirebbe una soluzione verde.

 

È tutta una questione di economia comparativa.

 

Queste decisioni riguardano in gran parte il carburante, gli investimenti e i costi operativi. Tutte cose che rimangono in gran parte sconosciute in futuro e rendono difficile prevedere dove si dirigerà il mercato. Detto questo, è interessante vedere dove si stanno dirigendo le aziende. Nel caso diSSE e Equinorstanno tenendo il dito in entrambe le torte, cercando di costruirle entrambe in un unico sito. Anche se i loro tempi per l'impianto di generazione di idrogeno sono un po' più lontani, puntando al 2030, rispetto al CCGT (centrale a gas) con CCS (cattura del carbonio) dove puntano al 2025.

 

  • Costo dell'elettricità - Gran parte della discussione sull'idrogeno è intorno al fatto che ci sia un 'eccesso' di elettricità verde in certi momenti della giornata rendendo l'idrogeno quasi gratuito. La produzione di idrogeno presenta l'opportunità di generare idrogeno quando c'è vento e c'è il sole per poi usarlo per la produzione di elettricità di notte o quando non c'è così tanto vento. L'economia di questo riguarda molto i costi intraday dell'elettricità, e in questo caso, la tecnologia delle batterie sarà un concorrente diretto per l'idrogeno.
  • Costo dell'idrogeno - Con losviluppo diunmercato globale dell'idrogeno, il costocostoper kw determinerà se è meglio comprare idrogeno o generare elettricità in modo diverso. Ci dovrà essere un campo di gioco equo in quanto l'idrogeno importato dovrà avere un costo che riconosca il carbonio emesso nella sua produzione (è improbabile che l'idrogeno blu sia completamente a zero carbonio).
  • Costi delle attrezzature -Gli investimenti richiesti saranno probabilmente grandi. Nel decidere se usare l'idrogeno - o il metano per la generazione di elettricità i costi comparativi del bene e le operazioni in corso diventeranno importanti. Se la rete del gas esistente è stata riutilizzata per l'idrogeno, allora potrebbe essere più facile passare all'idrogeno piuttosto che installare nuove infrastrutture costose sia per il gas che per l'anidride carbonica. Come riferimento, un recente articolo diArgusha evidenziato che entro il 2025 le centrali a gas a ciclo combinato con cattura del carbonio potrebbero essere economicamente convenienti. Questo è venuto con un prezzo del carbonio di circa £35/T.

 

I "cigni verdi" della tecnologia

 

In questo settore i cambiamenti tecnologici sono rapidi, e questi possono rapidamente far pendere l'ago della bilancia tra una tecnologia e l'altra. Con una tecnologia così giovane, è probabile che in tutto il settore ci siano molti più sconvolgimenti a venire, man mano che i costi vengono spinti verso il basso nella generazione rinnovabile, nella produzione di idrogeno e nell'uso dell'energia.

 

Considerazioni finali

 

Ritengo che sia ancora molto incerto su dove andrà il mercato. Attualmente l'idrogeno sembra troppo costoso da usare come sostituto del gas per le centrali elettriche - e forse il nostro sforzo dovrebbe andare a ridurre l'impatto di carbonio dell'idrogeno già usato per i fertilizzanti che già contribuisce al 2,5% delle emissioni globali. Sento che questa idea di una "sovrabbondanza" di energia rinnovabile verde è una leggera distrazione, poiché le reti più interconnesse permettono all'elettricità rinnovabile di raggiungere mercati più lontani.

Un sacco di progetti sono stati annunciati, quindi sarà interessante vedere dove andranno alla fine!

 

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