Wodór z energii odnawialnej, takiej jak energia słoneczna, może być wytwarzany przy zerowej emisji. Lucas Coch / AAP

Wykorzystanie wodoru jako czystego paliwa to pomysł, którego czas może nadejść. W przypadku Australii produkcja wodoru jest kusząca: może stworzyć lukratywny nowy krajowy przemysł i pomóc światu osiągnąć przyszłość bezemisyjną.

Połączenia krajowa strategia wodorowa wydana w zeszłym miesiącu argumentuje, że Australia powinna stać na czele globalnego wyścigu wodoru. Strategia kierowana przez głównego naukowca Alana Finkela, przyjmuje podejście neutralne technologicznie, nie faworyzując żadnego sposobu wytwarzania „czystego” wodoru.

Ale ważne jest, czy wodór jest wytwarzany z odnawialnej energii elektrycznej czy paliw kopalnych. Chociaż trasa paliw kopalnych jest obecnie tańsza, może w końcu emitować znaczne ilości dwutlenku węgla.

Dr Finkel i minister energii Angus Taylor przed spotkaniem na temat strategii wodorowej. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Nie wszystkie „czyste” wodory są takie same

Wodór można wytwarzać za pomocą elektryczności poprzez elektrolizę, która rozdziela wodę na wodór i tlen. Gdy stosuje się odnawialną energię elektryczną, nie wytwarza ona żadnego dwutlenku węgla i jest znana jako zielony wodór.

Wodór można również wytwarzać z węgla lub gazu. Ten proces uwalnia dwutlenek węgla. Większość wodoru produkowanego dzisiaj jest wytwarzana w ten sposób.

Niektóre - ale co najważniejsze - nie wszystkie - dwutlenek węgla z tego procesu można uwięzić i przechowywać w podziemnych zbiornikach - proces znany jako wychwytywanie i składowanie węgla (CCS).

Ale CCS jest technicznie skomplikowany i drogi. Obecnie wykorzystują go tylko dwie zakłady produkujące wodór z paliw kopalnych: jeden w Kanadzie, z dwutlenkiem węgla współczynnik przechwytywania 80%, jeden w USA z niższym współczynnikiem retencji.

W Australii jedynym działającym na dużą skalę projektem CCS jest Chevron Projekt dotyczący gazu gorgonowego (nie wodoru) w zachodniej Australii. Po znacznym opóźnieniu i trzech latach od rozpoczęcia projektu dostawy gazu, wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla rozpoczęło się w tym roku.

Wysokie wskaźniki wychwytywania dwutlenku węgla nie są zapewnione

W strategii dotyczącej wodoru stosuje się termin „czysty wodór” dla wodoru wytwarzanego z odnawialnej energii elektrycznej oraz z węgla lub gazu z wychwytywaniem węgla. Zakłada się scenariusz „najlepszego przypadku”, w którym 90-95% dwutlenku węgla jest wychwytywany z paliw kopalnych.

Takie stawki są technicznie możliwe, ale do tej pory nie zostały osiągnięte. Niższe wskaźniki przechwytywania nie są badane w strategii.

Przy szybkościach wychwytywania 90-95% wodór na bazie węgla i gazu jest znacznie mniej intensywny pod względem emisji dwutlenku węgla niż tradycyjne paliwa kopalne. Ale szybkość wychwytywania 60% oznacza, że ​​wodór z węgla ma podobną intensywność emisji do bezpośredniego spalania gazu ziemnego.

Intensywność emisji paliw z CCS i bez. Liczby wodoru podano wyłącznie do produkcji; intensywność emisji jest wyższa dla eksportowanego wodoru. Źródło: obliczenia autorów, z wykorzystaniem danych Międzynarodowej Agencji Energii i amerykańskiej administracji ds. Informacji o energii

Strategia krajowa nie opisuje mechanizmu zapewniającego osiągnięcie najlepszych wyników w przypadku wychwytywania przypadków. Produkcja wodoru może wzrosnąć znacznie szybciej niż urządzenia wymagane do wychwytywania emisji, co pozwoli na dostanie się dużych ilości gazów cieplarnianych do atmosfery - podobnie jak w przypadku Gorgona.

Innym ryzykiem jest to, że wychwytywanie dwutlenku węgla nie będzie w stanie osiągnąć najlepszych przypadków ze względów technicznych lub kosztowych.

W kierunku eksportu o zerowej emisji

Kraje, w tym Japonia, Korea Południowa i Niemcy, badają możliwość wykorzystania wodoru na wiele sposobów, w tym w wytwarzanie energii, transport, ogrzewanie i procesy przemysłowe.

Niektórzy przyszli importerzy mogą nie dbać o to, jak czysto produkowany jest nasz wodór, ale inni mogą.

Aby zilustrować znaczenie eksportu bezemisyjnego, obliczyliśmy emisje, jeśli Australia wyprodukowała 12 mln ton wodoru na eksport rocznie - co odpowiada około 30% naszego obecnego eksportu skroplonego gazu ziemnego i zgodnie z szacunkami produkcji w strategii krajowej.

Wymagałoby to około 37 milionów ton gazu ziemnego lub 88 milionów ton węgla. Gdyby wychwycono 90% dwutlenku węgla, emisje z gazu wyniosłyby 1.9% bieżącej rocznej emisji gazów cieplarnianych w Australii (2018) lub 4.4% z wykorzystaniem węgla.

Gdyby wychwycono tylko 60% dwutlenku węgla, wodór z gazu i węgla stanowiłby odpowiednio dodatkowe 7.8% i 17.9% bieżących krajowych emisji - znacznie utrudniając Australii osiągnięcie obecnych i przyszłych celów w zakresie emisji.

Gdzie inwestować

Obecnie wytwarzanie wodoru z paliw kopalnych jest tańsze niż ze źródeł odnawialnych, nawet przy wychwytywaniu i magazynowaniu węgla.

Australia ma również duże i gotowe rezerwy węgla brunatnego w Victoria's Latrobe Valley, które nie będą wykorzystywane przez upadającą energetykę węglową. Wychwycony węgiel może być przechowywany pod Cieśniną Basową. Ogromne rezerwy gazu w tym kraju mogłyby zostać przekształcone w wodór, uzupełniając lub częściowo zastępując eksport skroplonego gazu ziemnego. Nic więc dziwnego, że strategia krajowa pozostawiła wszystkie opcje na stole.

Schemat przedstawiający niezliczone potencjalne zastosowania wodoru. Krajowa strategia wodorowa

Jednak utworzenie zakładów produkcji wodoru z wychwytywaniem dwutlenku węgla oznaczałoby ogromne wydatki na sprzęt o bardzo długim okresie eksploatacji. Jest to ryzykowne, ponieważ kapitał zostałby zmarnowany, gdyby załamał się rynek emitującego wodór o dużej emisji, albo z uwagi na postawy społeczne, albo globalny imperatyw przejścia na systemy energetyczne o zerowej emisji.

Świat już jest daleko od tempa potrzebne do osiągnięcia celów w zakresie redukcji emisji i ostatecznie muszą osiągnąć zerową wartość netto, aby zapobiec najgorszemu wpływowi zmiany klimatu.

Australia powinna inwestować w badania i rozwój, aby zielony wodór był tańszy. Wymaga to znacznego ograniczenia kosztów elektrolizy i dalszych redukcji produkcji energii odnawialnej na dużą skalę. Może to prowadzić do dużych korzyści dla klimatu i przyszłej gospodarki eksportowej Australii.

O Autorach

Frank Jotzo, Dyrektor, Centrum Polityki Klimatycznej i Energetycznej, Australijski Uniwersytet Narodowy; Fiona J Beck, starszy pracownik naukowy, Australijski Uniwersytet Narodowyoraz Thomas Longden, pracownik naukowy, Australijski Uniwersytet Narodowy

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.