Vodík během energetického přechodu narůstá, ale může být přeprodaný

Co jsme věděli předtím.

Následující aspekty vodíku byly prozkoumány dříve.

Společnost Rystad Energy před dvěma lety předpověděla, že kapalný vodík najde místo u stolu v roce 2050, ale bude představovat pouze 7 % celkové potřebné čisté energie. Těchto 7 % představuje mezeru na čisté palivo pro těžko snižitelné letectví, oceánská plavidla a cementářský a ocelářský průmysl.

Kapalný vodík má dvě velké výhody: za prvé, energie je obsažena v husté formě. Za druhé, hoří ve vzduchu do vody bez emisí uhlíku.

Vodík se dobře hodí pro výrobu velkých ropných a plynárenských společností, protože již vědí, jak vyrábět a distribuovat jiný plyn – zemní plyn – a mají hluboko do kapsy.

Co víme teď.

DNV ve své výroční zprávě¹ na konci roku 2022 odhaduje, že kapalný vodík bude do roku 5 plnit pouze 7 % (nikoli 2050 %) potřeb čisté energie.

Jak napsal Bloomberg Green, existují důvody, proč se vodík ještě nedostal do hlavního proudu, jako tomu bylo u větru a slunce. Jedním z nich jsou náklady: zelená výroba elektrolýzou vody je drahá a elektrolýza je neefektivní technologie.

Za druhé, modrý vodík není šetrný ke klimatu. I když je levnější než zelený vodík, modrý vodík vyžaduje energii k výrobě a rozkladu metanu na vodík plus CO2 a CO2 je třeba likvidovat, obvykle pomocí CCS (zachycování a ukládání uhlíku). Oba konce řetězce výroby vodíku znevýhodňují „čistotu“ v této vodíkové alternativě.

Zatřetí, většina strojů a průmyslových odvětví není přizpůsobena k používání vodíku. Vybavit konvenční auto tak, aby spalovalo vodík místo benzinu, nebo upravit stroje v průmyslové dílně tak, aby spalovaly vodík místo zemního plynu, jsou dodatečné náklady.

Vodík se přirozeně hodí pro ropné a plynárenské společnosti díky jejich rozsáhlým zkušenostem se zemním plynem, ale také proto, že v roce 2022 dosáhly obrovských zisků a mohou si dovolit riskovat nové podniky.

Ponuré předpovědi nákladů na vodík.

Nedávný článek poskytuje výňatky z výhledu energetické transformace společnosti DNV¹ 2023. Hlavní body jsou:

· Dosažení 5 % celosvětové poptávky po čisté energii do roku 2050 bude stát více než 7 bilionů dolarů na výrobu včetně nových terminálů pro čpavek a potrubí.

· Většina vodíku bude použita ve výrobě.

· Vodík a čpavek budou společně tvořit asi polovinu celosvětových paliv pro lodní dopravu, což je jedna z kategorií, které je těžké snížit.

· Více než 50 % globálních vodíkových potrubí bude přeměněno z plynovodů na zemní plyn.

· Latinská Amerika a Střední východ a severní Afrika se stanou vývozci vodíku nebo čpavku, protože mají k dispozici rozsáhlá území pro obnovitelné energie, jako je vítr a slunce, k výrobě vodíku elektrolýzou.

· V Evropě budou mít velké země jako Německo, Francie a Španělsko cíle pro rok 2030 ve výši 4–6.5 Gw domácí výroby vodíku.

· Spojené království se svou rozsáhlou sítí plynovodů bude moci přejít ze zemního plynu na vodík.

Plány EU zahrnují 6 Gw kapacity elektrolyzéru do roku 2024 a až 40 Gw do roku 2030.

Je vodík přeprodáván?

Je tedy vodík přeprodán? Přestože vodíkové palivo vyvolává větší vzrušení než slunce nebo vítr, 7 % celkové čisté energie předpokládané pro vodík v roce 2050 je docela malé procento z celkového počtu. Když k tomu přidáme nadměrné náklady, o kterých se předpokládá, že vodík bude online, je lákavé přiznat, že vodík je pro rok 2050 přeprodáván jako čisté palivo.

Podívejme se na vodíkové aktivity v několika zemích, z nichž některé jsou zapojeny do ropného a plynárenského průmyslu.

Vodíkové plány v Evropské unii (EU) versus USA

Celková světová produkce vodíku je nyní asi 90 milionů tun ročně. IEA (Mezinárodní energetická agentura) předpovídá, že se to bude muset do roku 180 zvýšit na 2030 milionů tun ročně, aby bylo do roku 2050 dosaženo nulových čistých emisí uhlíku.

Téměř všech asi 10 milionů tun vodíku ročně vyrobeného nyní v USA využívá průmysl k rafinaci ropy, zpracování kovů, výrobě hnojiv a zpracování potravin.

Ale většinu dnešní produkce, 99 %, tvoří modrý vodík, který není bez uhlíku, jak bylo popsáno dříve. Zelený vodík se vyrábí elektrolýzou vody a je z velké části bez uhlíku, pokud je poháněn obnovitelnou elektřinou.

EU se rychle přizpůsobila elektrolýze zeleného vodíku, z velké části bez uhlíku. EU však pomalu reaguje na masivní investice do vodíku, které poskytuje americký zákon o snižování inflace (IRA), který směřuje neuvěřitelných 369 miliard dolarů na programy zelené energie.

Celosvětově se podle článku začalo stavět pouze 1 % plánovaných vodíkových projektů o výkonu 1 Tw (Terrawatt). Přibližně čtvrtina z toho, 269 Gw (gigawattů) bude online do roku 2030. Růst se bude cítit jako revoluce, protože dnešní produkce vodíku je pouze 0.45 Gw.

Předpovídá také, že náklady na zelený vodík klesnou z dnešních 6–8 eur/kg na méně než 3 eura/kg do roku 2050.

Vodíkové uzly v USA

Kromě obvyklých výhod koncentrace infrastruktury má koncept vodíkových uzlů kompenzovat nebezpečí a náklady spojené s přepravou vodíku, který je vysoce hořlavý, na velké vzdálenosti.

Americký Kongres přidělil 8 miliard dolarů ze zákona o infrastruktuře z roku 2021 pro DOE (Department of Energy) na podporu nejméně čtyř demonstračních projektů zahrnujících výrobce vodíku, koncové uživatele a infrastrukturu, která je spojuje. DOE již financovalo 400 ohromujících projektů v oblasti vodíku univerzitami, národními laboratořemi a průmyslem a nová centra se budou o tyto informace opírat.

Žádosti o plné financování byly podány v dubnu 2023. Přihlásily se čtyři soukromé aliance a také mnoho státních vlád spojených s průmyslem a některé spojené s jinými státy. Počáteční financování DOE nemá přesáhnout 1.25 miliardy dolarů na hub, což je obrovské množství peněz. Očekávají, že vyberou 6–10 regionálních center s celkovým financováním 6–7 miliard USD.

Jeden rozbočovač se nazývá HyVelocity Hub soustředěný podél amerického pobřeží Mexického zálivu, a organizovaný Chevron
CLC
a několik partnerů soukromých společností včetně ExxonMobil
XOM
a Mitsubishi. Využívali by síť 48 center pro výrobu vodíku (největší na světě) plus 1,000 mil vyhrazených vodíkových potrubí podél pobřeží Louisiany a Texasu.

Jedním z cílů je vyřešit výzvu DOE, zvanou Hydrogen Shot, vyrobit 1 kg vodíku a zároveň vypustit méně než 2 kg oxidu uhličitého. Dalším cílem je snížit náklady na vodík o 80 % – na 1 USD/kg do 10 let.

Programy, jako jsou výše uvedené, upoutaly pozornost průmyslu napříč USA Daňové kredity nabízené IRA by mohly vygenerovat 100 miliard dolarů na produkci čistého vodíku – navíc k 8 miliardám dolarů, které si Kongres přivlastnil na základě zákona o infrastruktuře.

Další vodíkové uzly, které je třeba sledovat, velmi stručně shrnula agentura Reuters Events². Jejich seznam obsahuje:

Rozbočovač čistého vodíku Transpermian a Horizons: má silnou vazbu na ropu a plyn v západním Texasu.

HyBuild Los Angeles

Projekt HyGrid

Vodíkový rozbočovač HALO: Státy Arkansas, Louisiana a Oklahoma mají dlouhou historii výroby a přepravy ropných a plynových kapalin.

Advanced Clean Energy Storage hub

Jihozápadní síť pro inovace čistého vodíku

Jihovýchodní vodíkový uzel

Většina těchto projektů zahrnuje energetické společnosti nebo neziskové projekty sponzorované městem nebo státem a mnohé z nich mají vestavěnou podporu univerzit.

Výzva DOE k předkládání projektů obdržela 79 žádostí², ale jen 33 z nich bylo vyzváno, aby přešli k formálním žádostem do dubna 2023. Konečný výběr méně než 10 hubů bude ve druhé polovině roku 2023.

Je jasné, že zúčastněné strany v celé zemi zachytily vodíkovou vizi. USA se zavázaly k vodíkové budoucnosti a chtějí v tomto přechodu vést svět.

V příštím článku popíšeme aktivity jednotlivých ropných a plynárenských společností při výrobě vodíku.

Takeaways

Vize vodíku je ambiciózní – protože se obtížně vyrábí, je nebezpečný pro skladování a přepravu a je drahý.

Nízkouhlíková verze vodíku se nazývá zelený vodík, což je drahé, protože je to neefektivní proces založený na elektrolýze vody. V podstatě všechna současná výroba vodíku je modrý vodík, ale tento má nevýhody s vysokým obsahem uhlíku na začátku a na konci procesu výroby.

Ale vodík není stříbrná kulka. Vodíkový průmysl si může do roku 5 ukousnout velké sousto z 7–2050 % těžko snížit emise světové energetiky, ale největší část celkových emisí stále zůstává: 93–95 %.

Reference.

1. DNV, Výhled energetické transformace na rok 2022, Říjen 13, 2022.

2. Události agentury Reuters: Vodíkové státy americké, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5. dubna 2023.pd