Můžeme zlepšit ekonomiku nových čistých technologií – jako jsme to udělali s obnovitelnými zdroji

Od Mitsubishi Power Americas

Dnes se kolem potřeby dekarbonizace vytváří celosvětový konsenzus. Ale je tu háček: cena.

Dosažení cílů v oblasti klimatu bude vyžadovat udržitelná řešení, což znamená, že musí poskytovat zdravou ekonomiku spolu s nízkými nebo žádnými emisemi. Aby bylo zajištěno široké a včasné přijetí, musí být možnosti, jako je čistý vodík, dostupné, spolehlivé a cenově dostupné.

Energetický průmysl má k dispozici nástroje, jak toho dosáhnout.

Odvětví má delší a úspěšnější historii vývoje a komercializace čistých technologií, než za jaké se mu dostává uznání, říká Michael Ducker, senior viceprezident vodíkové infrastruktury pro Mitsubishi Power Americas a prezident Advanced Clean Energy Storage I, vodíkového centra, které probíhá v Delta, Utah. Poukazuje na to, že historie dnešního sektoru obnovitelných zdrojů energie vypráví příběh průmyslových odvětví spolupracujících na řešení problémů rozsahu, účinnosti a nákladů, což umožnilo rostoucí trh pro tolik potřebné inovace.

Je to historie, kterou stojí za to opakovat.

Snížení nákladů

Mezi lety 2005 a 2020 se roční míra emisí v energetickém sektoru USA dramaticky snížila. 40% zlepšení. Technologie, které vedly ke snížení, se řídily podobným vzorem: Jakmile se cena nové technologie sníží natolik, aby ospravedlnila přijetí, nastartuje se poptávka a technologie se rozjede.

„Pokud se musíme v energetickém sektoru dostat na čistou nulu v časovém rámci roku 2050, je to proveditelné. Ale v žádném případě nemůžeme být spokojení.“ – Drummi Bhatt, viceprezident pro tržní zpravodajství a strategii, Mitsubishi Power Americas

Zvažte solární energii. Od roku 2010 se náklady na fotovoltaické systémy v užitkovém měřítku snížily padlých 82%, čímž se globální instalovaná solární kapacita v daném roce zvýšila ze zhruba 40 gigawattů na více než Gigawatty 700 v 2020.

Cena a přijetí lithium-iontových baterií vykazuje a podobný inverzní vztah. Ceny baterií mezi lety 85 a 2010 klesly o 2018 %. celosvětová výroba elektromobilů dramaticky vzrostla, ze zanedbatelných čísel na celkem více než sedm milionů aut na silnicích v roce 2019.

Tato dynamika se projevila i u paroplynových elektráren s plynovými turbínami, protože cena zemního plynu klesala. V letech 2005 až 2020 cena klesl o 80%.

Ponaučení pro dnešek zní: „Pokud se musíme v energetickém sektoru dostat na čistou nulu v časovém rámci roku 2050, je to proveditelné,“ říká Drummi Bhatt, viceprezident Market Intelligence a strategie ve společnosti Mitsubishi Power Americas. "Ale v žádném případě se nemůžeme uspokojit - musíme pokračovat ve zvyšování efektivity se skutečným pocitem naléhavosti, abychom zůstali na správné cestě."

Nástroje, které řídí cenovou dostupnost

Ve srovnání s jinými technologiemi skladování je zelený vodík vyrobený z obnovitelné energie již nákladově efektivní pro dlouhodobé skladování energie. Analýza například ukazuje, že lithium-iontové baterie jsou nejekonomičtější po dobu osmi hodin nebo méně, zatímco zelený vodík je nákladově efektivní po delší dobu, od 12 hodin po dny, týdny, měsíce nebo dokonce sezóny.

Jako palivo dosáhl vodík na nákladové křivce podobného inflexního bodu jako větrné, solární a lithium-iontové baterie, říká Ducker. Náklady na výrobu, skladování a přepravu zeleného vodíku byly hlavní překážkou širokého přijetí jako dekarbonizované palivo. S klesajícími náklady se vodík stává ještě účinnějším řešením skladování energie. Průmysl má k dispozici řadu nástrojů, jak zvýšit cenovou dostupnost.

Ducker věří, že jsme na pokraji dosažení potřebného pokroku, přičemž si všímá několika klíčových faktorů, které sníží výrobní náklady a vybudují trh:

Zvyšování kapacity

Primární technologií pro výrobu zeleného vodíku je elektrolýza, která využívá obnovitelnou energii k přeměně vody na vodík a kyslík. Proces je drahý, protože rozsah výroby zůstává relativně malý – dokonce i ta největší zařízení, která jsou v současnosti online, očekávají, že budou vyrábět méně než 25 megawattů.

Stejně jako poptávka po větrné energii přiměla výrobce větrných turbín k přechodu od menších 1-megawattových turbín k 5- a 10-megawattovým modelům, rostoucí potřeba zeleného vodíku, který by pomohl splnit čisté nulové cíle, podnítí výrobce elektrolyzérů k výstavbě větších jednotek a škálování jejich Výroba.

"Svět nikdy předtím nepotřeboval 200megawattový elektrolyzér," říká Ducker. Ale teď už ano. S růstem výrobní kapacity budou klesat náklady.

Do toho bodu v roce 2021 Green Hydrogen Coalition ve spojení s Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) a dalšími klíčovými partnery spustila HyDeal LA do roku 1.50 dosáhnout v povodí Los Angeles nákup zeleného vodíku ve velkém měřítku za 2030 USD/kilogram.

Zlepšení efektivity výroby

Větrný, solární a bateriový průmysl získal úspory z rozsahu, když zvýšil produkci. Automatizace výroby zejména výrazně snížila náklady na výrobu.

Ducker očekává, že něco podobného se stane u vodíku. Pokroky v automatizaci a nízkonákladové výrobní metody vytvoří cyklus, ve kterém tato efektivita sníží náklady, což povede k větším investicím a výrobě, zvýšení nabídky a vytvoření další efektivity – to vše dále snižuje náklady a pomáhá zvýšit přijetí.

Přijímání technologického pokroku

Obnovitelná energie je zásadní pro výrobu zeleného vodíku. V důsledku toho může ekonomice zeleného vodíku pomoci cokoli, co sníží náklady na obnovitelné zdroje a zároveň zvýší jejich dostupnost – například zlepšení rozsahu a účinnosti pro solární a větrnou energii.

Kromě toho nové technologie, které převádějí plynové turbíny na zelený vodík, vytvoří poptávku po něm ze strany výrobců energie, kteří se zavázali snížit své emise, což povede ke zvýšení produkce. Zvýšená nabídka může zase zpřístupnit velké množství uskladněného zeleného vodíku pro energeticky náročná průmyslová odvětví, která se obtížně dekarbonizují, jako je doprava, ocel a beton. Podobně se systémová vylepšení v jednom sektoru mohou přenést do jiných sektorů.

Další páky, které mohou urychlit výrobu

K nižším nákladům mohou přispět i další faktory, od politických pobídek pro výrobce vodíku po daňové úlevy na využívání obnovitelné energie. Rozvoj politiky obnovitelných zdrojů energie na regionálním základě může rovněž vést ke snížení nákladů zvýšením zákaznické základny a dalším využitím úspor z rozsahu.

Vzhledem k tomu, že rovnice nákladů a přínosů kolem zeleného vodíku sílí, tyto typy pobídek a dohod dále urychlí její vývoj. „Většina technologií čisté energie, se kterými pracujeme, klesla na nákladové křivce rychleji, než si kdokoli myslel,“ říká Bhatt.

SOUVISEJÍCÍ OBSAH

Může nám jaderná fúze poskytnout neomezenou energii bez emisí?

Rada pro mladé inženýry: Využijte dnešní příležitost zelených technologií

Od sci-fi k továrnímu podlaží: Tito 3 roboti činí logistiku bezpečnější

Prvky, které jsou pod kontrolou tohoto odvětví, jako je technologický pokrok a úspory z rozsahu, se dají předvídat snadněji než vládní dotace. Ale světová čistá budoucnost s nulovými emisemi uhlíku závisí na všech těchto přispěvatelích, a to jak při řešení technických výzev průlomových inovací, tak při zlepšování ekonomiky natolik, aby podnítilo používání nových technologií. Naštěstí všechny tyto prvky probíhají a pokrok na každé straně nabízí důvod k optimismu.

O autorovi

Mitsubishi Power Americas je značka energetických řešení společnosti Mitsubishi Heavy Industries.