في مجلة الجزء الاول من هذه السلسلة ، توقعت وشرحت انخفاض الطلب على الهيدروجين من تكرير البترول والأسمدة ، وهما أكبر مصادر الطلب اليوم ، حتى عام 2100. في الجزء الثاني، استكشفت قطاعات الطلب الثابتة ، والمصدر الوحيد للزيادة الكبيرة في الطلب التي أراها على الهيدروجين في العشرين سنة القادمة. في هذا التقييم النهائي ، ألقي نظرة على الآمال العظيمة ولكن الزائفة لاقتصاد الهيدروجين: النقل والتخزين طويل الأجل والحرارة.
الطلب على الهيدروجين خلال عام 2100 ، من قبل المؤلف.
النقل - 0 يرتفع إلى 1 (واحد) مليون طن H2
هذا هو أحد الآمال العظيمة لصناعة الوقود الأحفوري الحالية ، واثنين من شركات السيارات التي تمكنت من الاستيلاء على حكومتيهما في كوريا واليابان. ومع ذلك ، لا يوجد مكان مهم للهيدروجين أو الوقود الاصطناعي المصنوع منه في النقل البري. الكهربة هي ببساطة سهلة للغاية ومنتشرة ورخيصة وفعالة. لا يمكن للهيدروجين أن ينافس خارج المنافذ الصغيرة مثل السيارات القديمة. بالنسبة للطيران قصير ومتوسط المدى ، وشحن الشحنات المائية قصيرة ومتوسطة المدى ، فإن المسار الواضح هو بطارية كهربائية أيضًا.
هذا يترك فقط الشحن لمسافات طويلة والطيران لمسافات طويلة كمناطق يمكن أن يلعب فيها الهيدروجين. ناقشنا أنا و Mark Z. Jacobson هذا في CleanTech Talk قبل عام ونصف. كانت وجهة نظره أنه من أجل الوصول إلى عالم خالٍ من الكربون ، يجب استخدام الهيدروجين في الشحن والطيران لمسافات طويلة.
كانت وجهة نظره بشأن النقل البحري هي أننا بحاجة إلى التخلص من الكربون الأسود ، مع إمكانية الاحترار العالمي لمدة 100 عام والتي تبلغ 1,055 - 2,240. بعد ذلك ، قضيت بضع ساعات أتحدث مع هادي أكبري، حاصل على دكتوراه في الهندسة الميكانيكية أمضى السنوات العديدة الأخيرة من حياته المهنية الرائعة التي امتدت عبر قارتين لبناء أجهزة تنقية الغاز للسفن البحرية الثقيلة. مثلما يتم تنظيف الجسيمات من انبعاثات محطات الفحم ، يمكن إزالتها من الانبعاثات البحرية ، وبالتالي فإن الوقود الحيوي مع انبعاثات الكربون الأسود المنخفضة سيكون مناسبًا للغرض في رأيي. (ملحوظة: هذا رأيي بعد التحدث مع هادي وإجراء المزيد من البحث ، وليس رأي هادي المعبر عنه). يستخدم الوقود الحيوي الطبيعة للقيام بمعظم الرفع الثقيل وقد حقق تقدمًا كبيرًا خلال العقد الماضي. لا فائدة من استخدامها في النقل البري ، فهم لم يعودوا يستهلكون مصادر الغذاء وهناك القليل من القلق الحقيقي حيال تنافسهم مع الزراعة ، على الرغم من وجود الكثير من القلق المعلن مع ذلك.
في مجال الطيران ، يشير جاكوبسون بحق إلى أنه يتعين علينا حل مشكلة الانبعاثات ، ولكن إنها مشكلة صعبة، مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، وانبعاثات أكسيد النيتروز (أي شيء يحترق في غلافنا الجوي يجمع بين النيتروجين والأكسجين في أكاسيد النيتروز) ، وبخار الماء الذي ينتج النفاثات. في مناقشة مع بول مارتن، من الواضح أن تخزين الهيدروجين وخلايا الوقود يجب أن تكون في جسم الطائرة ، مما يترك مساحة أقل للركاب والأمتعة أو يجعل جسم الطائرة أكبر مع ما يصاحب ذلك من خسائر في الكفاءة ، وخلق عبء ثقيل من الحرارة الزائدة من خلايا الوقود التي يجعلهم غير محتمل للغاية. من وجهة نظره ، سيتم حرق الهيدروجين مباشرة في المحركات النفاثة في هذا النموذج ، وهذا لن يقضي على أكاسيد النيتروز أو بخار الماء ومن ثم يتدفق.
مرة أخرى ، من المرجح أن يكون الوقود الحيوي منخفض الكربون هو الحل هنا. توجد إصدارات معتمدة منذ عام 2011 ، بعد كل شيء ، في حين لا توجد طائرات قطارات هيدروجين معتمدة تمامًا في العالم. و تتطلب الكرات الحد الأدنى من التغييرات التشغيلية، بشكل منتظم CleanTechnica القارئ الذي يحمل قدمي أشار إلى النار (وأشكرك على ذلك يا عسلي). لا يزال يتعين على شركات الطيران تكليف هذه التغييرات التشغيلية ، لكنها ليست مشكلة كبيرة كما كنت أفترض في الأصل.
يتم تحسين الوقود الحيوي ببعض الهيدروجين في بعض الحالات ، وستكون هناك دائمًا حالات متطرفة حيث يستمر الهيدروجين ، لكن توقعي لجميع وسائل النقل بما في ذلك استخدام الوقود الحيوي لا يزال فقط زيادة من 0 طن فعليًا اليوم إلى مليون طن سنويًا بحلول عام 2100.
التخزين طويل الأجل - 0 يرتفع إلى 1 (واحد) مليون طن
من المتوقع أيضًا أن يكون الهيدروجين حلاً لفترات dunkelflaute الطويلة والكئبة عندما يكون هناك القليل من الرياح أو أشعة الشمس. ومع ذلك ، فإنه يصنع فقط في الفئات التي يتم تشغيلها أيضًا من توقعاتي لتخزين الشبكة، وليس في التقنيات الثلاث الرئيسية.
إسقاط سعة تخزين الشبكة حتى عام 2060 حسب الفئات الرئيسية حسب المؤلف
حتى هناك ، لن يكون لاعبًا كبيرًا في فئة الركض أيضًا ، حيث يقاتل من أجل القصاصات مع جميع المتنافسين الآخرين منذ فترة طويلة في الحزمة. بعض الأسباب هي نفسها كما هو الحال دائمًا. إنه غير فعال وغير فعال وسيكون أكثر تكلفة بكثير. ولكن أكثر من ذلك ، فإن الحاجة ليست موجودة إلا إذا افترضت أن مجموعة كاملة من الحلول الأخرى لا تحدث بالفعل.
انتقال التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) كان موجودًا منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، ولكن في عام 1950 قاموا أخيرًا بحل أحد الموانع التقنية الرئيسية لاستخدامه على نطاق واسع. على الرغم من وجود شبكات متعددة في القارات التي تشترك بالفعل في الكهرباء مع وصلات HVDC غير المتزامنة بين الشبكات المتزامنة للتيار البديل عالي الجهد (HVAC) ، على الرغم من مشاريع بناء HVDC الضخمة الجارية والمخططة والمقترحة ، على الرغم من نقل الكهرباء بالفعل لمسافات طويلة اليوم مع الكثير يبدو أن العديد من الناس يعتقدون أن الكهرباء لن تنتقل من مصادر الطاقة المتجددة بين الأطراف المتعارضة للقارات وحتى عبر القارات.
تتدفق الكهرباء بالفعل من إفريقيا إلى أوروبا عبر مضيق البوسفور. إن توسيع ذلك باستخدام أنابيب HVDC الكبيرة من منشآت الطاقة الشمسية ومزارع الرياح في شمال إفريقيا أمر تافه ، تمامًا كما أن الحصول على المزيد من أنابيب HVDC لتخفيف المأزق من الرياح البحرية في بحر الشمال إلى المراكز السكانية في أوروبا أمر بسيط ويتم بناؤه.
الطاقة المتجددة رخيصة الثمن ، وكما هو الحال مع أي شكل آخر من أشكال التوليد الكهربائي باستثناء الطاقة النووية ، سيتم بناؤها بشكل مفرط وستعمل بقدرة جزء من العام.
استراتيجيات إدارة الطلب مقابل إسقاط V2g بواسطة المؤلف
وظهور كهربة هائلة يزيد من القدرة على القيام بها إدارة الطلب على نطاقات أكبر بكثير.
يفترض افتراض الحاجة إلى التخزين طويل الأجل حدودًا جغرافية ضيقة ، ومفهومًا قديمًا لاستقلال الطاقة في عالم التجارة العالمية ، وجيران معادون بشكل نشط. لقد بدأت أنا وليبرايش هذه المحادثة عبر الإنترنت ، وكان إطلاقه الافتتاحي سؤالًا عما إذا كانت اليابان ستقبل في أي وقت روابط HVDC المقترحة مع الصين ، والتي أجب عليها الآن بأن الصين تمثل بالفعل 20٪ من التجارة السنوية لليابان ، فلماذا تختلف الكهرباء ؟
من المحتمل أن تكون ألمانيا هي الدولة النائية في هذا المجال. لديهم رواسب ملح تحت الأرض يمكنهم تحويلها إلى كهوف ، ولديهم علاقة حب غريبة مع الهيدروجين أيضًا ، وكون dunkelflaute كلمة ألمانية ليس من قبيل الصدفة. إذا قام أي شخص ببناء مخزون كبير من الهيدروجين ، فمن المحتمل أن يكون هو نفسه.
نتيجة لذلك ، فإن توقعي للطلب العالمي على الهيدروجين لتخزين الكهرباء يرتفع من صفر طن فعليًا اليوم إلى مليون طن في عام 2100. شخص ما سوف يهدر المال ، ولكن القليل جدًا.
التدفئة - 0 طن ترتفع إلى… 0 (صفر) طن
وأخيرًا ، التدفئة ، الأمل الحبيب لمرافق الغاز الطبيعي على مستوى العالم ، وجميعهم يضغطون بشدة لإقناع الحكومات بالسماح لهم بشحن الهيدروجين إلى المنازل والمباني لتحل محل الغاز الطبيعي ، والسماح لهم بحقن كميات ضئيلة من الهيدروجين في الطبيعي الموجود. خطوط الغاز لإنتاج ما يقرب من الصفر في الانبعاثات.
لا توجد أفران منزلية أو مواقد هيدروجين معتمدة اليوم. يجب استبدال شبكة توزيع الغاز الطبيعي الحالية بالكامل للتعامل مع الهيدروجين. سوف تتضاعف التحديات الحالية مع تسرب الغاز الطبيعي بشكل كبير عن طريق تسريب الهيدروجين بسبب الحجم الصغير للجزيء. تحاول SGN في اسكتلندا التعديل التحديثي 300 منزل في فايف باستخدام أجهزة الهيدروجين مجانًا ، أحد الجهود العديدة الجارية حول العالم من قبل المرافق التي تنتهي حياتها بسرعة.
لا ، ما سيحدث هو أن كل تلك البنية التحتية لتوزيع الغاز الطبيعي سيتم دفعها إلى مصانع كهربائية صغيرة لإنتاج الفولاذ لأشياء مفيدة ، وسيتحول العالم إلى مضخات حرارية ومواقد تحريض.
إن توقعي للطلب العالمي على الهيدروجين للتدفئة هو فعليًا صفر طن اليوم ، ويبقى حتى الآن أقل من مليون طن حتى عام 2100 بحيث يتم تقريبه إلى الصفر.
وهذا هو الإسقاط. إنه معيب بالطبع ، لكنه ليس قاتلاً في رأيي. إنه تكراري الأول للإسقاط ، وقد صمدت في كتابة 4,000 كلمة على ثلاث مقالات لشرحها ، لذا فهناك ذلك. ولكن كما هو الحال مع توقعاتي تخزين الشبكة و مركبة إلى شبكة، أعرضه لإنشاء مناقشة مفيدة حول ما سيصبح عليه العالم ، وأرحب بالتحديات التي يواجهها.
يبلغ الطلب على الهيدروجين اليوم الثلثين بالنسبة لتكرير البترول وتصنيع الأسمدة. كلا هذين الاستخدامين سينخفضان بشكل حاد في العقود القادمة. منطقة النمو الوحيدة ، الصلب ، لن تحل محلهم ، في رأيي. يجب أن يحل الهيدروجين الأخضر فقط محل الثلثين المفيد من الطلب على الهيدروجين الذي نشهده اليوم ، وينمو إلى 75٪ من الطلب في عام 2021 بحلول عام 2100 لتلبية جميع الاحتياجات.
هل تقدر أصالة CleanTechnica؟ النظر في أن تصبح عضو في CleanTechnica أو داعم أو فني أو سفير - أو راعي على Patreon.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.
