IES ENERGY BRIEF: Bloomberg: Водородът е залог за трилион долара за бъдещето

By David Fickling,  2020 

Светът е на ръба на това, което може да се окаже най-важният му енергиен експеримент.

Ако предложенията за изграждане на нова индустрия, произвеждаща така наречения зелен водород, успеят, може да имаме последната част от пъзела, за да предотвратим опустошителните климатични промени. Ако се провалят, може да сме на път да похарчим стотици милиарди долари ‘за бял слон‘/ще струва много пари, но е безполезно/.

Ето защо има както вълнение, така и трепет около поредицата драматични съобщения през последните месеци за водород от Европа, Австралия и Чили. Само Европейският съюз предвижда до 2050 г. да похарчи 470 милиарда евро (558 милиарда долара) за зелен водород. Движението на на целия свят в тази посока би струвало поне два пъти повече. 

Жизнеспособна зелено-водородна промишленост може да захранва производството на стомана, цимент и торове; камиони за гориво, влакове, кораби и самолети; и балансира базираните на вятър и слънце електрически мрежи – и в този процес елиминира приблизително една четвърт от емисиите на въглероден двуокис в света. Подобна перспектива би помогнала за декарбонизиране на части от икономиката, за които вятърът и слънчевата енергия не са в добра позиция. Зелено-водородната промишленост също така ще осигури мощен нов източник на търсене на електроенергия с нулев въглерод, която захранва електролизните клетки, разделяйки водата на кислород и зелен водород.

Бъдещето обаче, е несигурно. Понастоящем такъв електролитен водород представлява нещо не много голямо от домашна индустрия. Повечето водоразделители се произвеждат ръчно и 99% от индустриалния водород в света не е зелен, а „сив“, произведен от газ или въглища, със съответните въглеродни емисии. Най-големият производител на електролизатори, норвежкият Nel ASA, може да направи скромни 80 мегавата годишно. За да поставим света на път към нулеви емисии, ще трябва да инсталираме два милиона мегавата или повече.

Тези статии, анализи и коментари са възможни само благодарение на вашата съпричастност и дарения, които са единствените гаранти за независимост и обективност в работата на екипа на Алтернативи и Анализи. Подкрепете ни.

Фактът, че подобна експанзивна визия се счита за проблемно-жизнеспособна, е признание за начина, по който възобновяемите източници и литиево-йонните батерии трансформират енергийната индустрия през последното десетилетие.

В средата на 2000-те, дори защитник на климатичните действия – британският икономист Николас Стърн не смяташе, че до 2030 г. вятърът и слънчевата енергия могат да се конкурират икономически с изкопаемите горива. Нещата се оказаха съвсем различни. От 2009 г. цената на несубсидираната слънчева енергия в САЩ е спаднала с 90%, а вятърът е намалял със 70%, отбелязва Lazard Ltd. Цените на батериите са паднали с 87% за подобен период, според BloombergNEF. Въглищата вече се оттеглят от енергийния сектор и много от най-големите независими петролни компании в света смятат, че търсенето на петрол е на или е близо до своя пик.

Ако зеленият водород може да възпроизведе съдбата на възобновяемите енергийни източници, разходите спадат от сегашните му цени от около $3 до $8 за килограм, има голям шанс да се конкурира със сивия водород, който струва само $1. Рискът обаче е, че прогнозните намаления не се постигат. Ако неуспешно внедряване, или технически проблеми доведат до по-скромни икономии от мащаба, светът ще остане с наследство от неикономични заводи за производство на водород. На всичко отгоре, милиардите, които биха могли да бъдат похарчени за други технологии за декарбонизация, ще бъдат пропиляни.

Новата игра в града

Кой от тези два сценарии за бъдещето ще срещнем, ще бъде определено от Закона на Райт/ Wright’s Law, хипотеза за производството, датираща от ранните години на самолетната индустрия. В него се посочва, че при всяко удвояване на общото производство, цената на технологията има тенденция да спада с постоянен процент. Фабриките се подобряват при постигането на праг на ефективност; увеличеното търсене води до икономии; и по-големи обеми насърчават доставчиците да произвеждат суровини по-евтино. [По-известният закон на Мур/ Moore’s Law, който предсказва драстичен спад в цената на изчислителната мощност /Изчислителна мощност: Два процесора имат еднаква изчислителна мощност, ако могат да изпълняват едни и същи програми (след превод на машинния език на всеки процесор) и дават едни и същи резултати; Повишената изчислителна мощност ще направи възможно програмирането на много по- подробни модели на технологии като вятърни турбини, слънчеви клетки и батерии. Тези програми могат да предоставят информацията, необходима за изграждането на далеч по- ефективни чисти енергийни източници. Анализ на данни. Генерираме огромно количество данни/, се разбира най-добре като специален случай на закона на Райт.]

Процентът на намаляване на разходите, известен като скорост на самоусъвършенстване, на познание, изглежда обяснява, защо зараждащите се възобновяеми технологии могат да станат толкова евтини, толкова бързо. Скоростта на познание за слънчеви модули е около 28,5%, според BloombergNEF, което означава, че осемкратното увеличение на инсталациите ще намали разходите с близо две трети. Тогава спадът в цените предизвиква по-голямо търсене, насърчавайки по-нататъшни слънчеви инсталации и отново намалявайки разходите в ‘благодатен цикъл‘  /повтарящ се цикъл от събития, като резултатът от всяко едно е да увеличи положителния ефект на следващия; икономическата експанзия сама по себе си би породила положителен кръг от повишена производителност, увеличен износ и увеличен растеж/. 

Изкопаемите технологии не могат да се конкурират с това предимство, тъй като тяхната най-голяма цена обикновено е самото гориво, където цените не показват дълготрайна тенденция на спад.

Ще следва ли зеления водород същия път като слънчевата, вятърната или батерията? 

Има основателна причина да мислим така. Първо, почти половината от разходите за една зелена водородна централа ще дойдат от възобновяеми генератори и батерии, които осигуряват захранване на електролизатора, и вече имаме много данни за темп на усъвършенстване на познанието при тях.  По-голямата част от другата половина е самият електролизатор и BloombergNEF смята, че те показват подобрения в диапазона от 18% до 20%, сравними с литиево-йонните батерии.

Все пак има потенциални проблеми. Хипотезата за скоростта на опознаване и самоусъвършенстване  сега се третира като достоверна, но само преди 15 години на нея се гледаше с повече съмнение. Цените на суровините могат да доведат до спад на разходите за дълги периоди – както видяхме през 2000-те години, когато цените на слънчевата енергия останаха неподвижни в продължение на десетилетие благодарение на недостига на полисилиций, необходим за производството на фотоволтаични пластини. Сравнителният недостиг на кобалт все още може да провали предвидените намаления на цените за литиево-йонни батерии. Съвременните проекти на PEM електролизаторите – една от най-обещаващите технологии за производство на зелен водород, са силно зависими от цените на металите от платинената група и Nafion, синтетична мембрана, произведена от Chemours Co.

По-големият проблем може да бъде фактът, че намаляването на разходите силно зависи от точността на изчисленията за темпа на усъвършенстване на знанието, обучаемост и кумулативния капацитет. Все още липсват солидни данни, за да се направи този анализ.

Оценките на електролизерните инсталации варират от около 170 мегавата до 20 000 мегавата. В първия случай, инсталирането на 100 000 мегавата сплитери през следващото десетилетие би довело до десет удвоявания на капацитета. При темп на усъвършенстване на познанието от 18%, това трябва да се намалят разходите с близо 90%, правейки електролизаторите конкурентни на всяка алтернатива, базирана на изкопаеми горива. В последния случай ще видим само две или три удвоявания, което едва ли ще бъде достатъчно. Самите темпове на усъвършенстване на познанието също показват значителни грешки. Технология с 24% темп на ръст на познанието, обучаемост  в горния край на оценките на електролизера, ще трябва да удвои капацитета си минимум четири или пет пъти, за да се намалят цените наполовина. С 12% темп на познание, в долния край трябва да увеличите инсталациите 50 пъти.

Тази несигурност може да доведе до драстично различни резултати. Ако съществуващият капацитет е нисък и нивата на познание, обучаемост са високи, зеленият водород може да революционизира енергията толкова драматично, колкото вятърът, слънчевата енергия и батериите. Ако съществуващият капацитет е висок и нивата на познание са ниски, инвеститорите може да се откажат от технологията много преди тя да може да се увеличи.

Благодарим ви за даренията в PayPal и по директната сметка на сдружението Алтернативи и Анализи IBAN BG58UBBS80021090022940

Подкрепете и проекта Алтернативата на alternativata.bg