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Es kommt unglaublich selten vor, dass Wasserstoff als Energiequelle im Vergleich zu Alternativen den Kürzeren zieht. Im afrikanischen Land Mali gibt es ein Dorf, in dem geologischer Wasserstoff durch den Boden entweicht und verbrannt wird, um Strom für das 4,000-Einwohner-Dorf zu erzeugen.

Und dann ist da noch Prince George in British Columbia, das ich vor allem als eine abgelegene Stadt kenne, in der ich noch nie war und die eine unglaubliche Geschichte der Aufnahme von Flüchtlingen hat. Ein langjähriger Mitarbeiter stammte aus Prince George, wo Ende der 1970er Jahre vietnamesische Flüchtlinge aufgenommen wurden, die vor den brutalen Bedingungen in diesem Land flohen. Es überrascht nicht, dass dort auch ukrainische Flüchtlinge aufgenommen wurden, nach der letzten Zählung, die ich finden konnte, waren es ein paar Hundert.

Es ist eine Stadt mit etwa 76,000 Einwohnern, die etwa 500 Kilometer vom Meer entfernt liegt und bis nach Edmonton, Alberta, nördlich reicht. Seine Wirtschaft ist eine Mischung aus Gesundheitswesen, Bildung, Zellstoff und Papier, einer Raffinerie und ein oder zwei Chemiefabriken. Bemerkenswert für eine ausgesprochen abgelegene und nicht sehr große Stadt war ihr Durchschnittsalter bei der letzten Volkszählung 40 Jahre, was sie für kanadische Verhältnisse jung und dynamisch macht. Sie machen eindeutig etwas richtig, um jüngere Menschen anzuziehen und zu halten. Allerdings war das größte demografische Wachstumssegment in den letzten beiden Volkszählungen bei der über 65-jährigen Bevölkerung zu verzeichnen.

Es ist eine 10-stündige Fahrt durch bergiges Gelände, über 500 Kilometer Luftlinie, und es liegt nicht auf dem Weg zum Okanagan, also habe ich es noch nie besucht.

Das Chemiewerk und die Raffinerie stehen im Mittelpunkt dieser wirklich und ungewöhnlich intelligenten Wasserstoff-Energiegeschichte.

Die Chemiefabrik Chemtrade stellt Natriumchlorat her, ein weißes kristallines Pulver, das zur Herstellung von Herbiziden, Sprengstoffen, Farbstoffen, Kosmetika, Pharmazeutika, Papier und anderen Chemikalien verwendet wird. Ohne in die Kundenlisten von Chemtrade einzutauchen: Es wird zum Bleichen von Papier verwendet, sodass die örtliche Zellstoff- und Papierfabrik ihr wahrscheinlich einen Großteil davon abnimmt.

Der Herstellungsprozess für Natriumchlorat ist unkompliziert. Speisesalz ins Wasser geben. Leiten Sie einen elektrischen Strom durch. Entfernen Sie Natriumchlorat am anderen Ende. Aber scharfe Augen werden das Problem mit dem Fließen von Strom durch Wasser erkannt haben, nämlich die Elektrolyse, bei der Wasserstoff entsteht.

Und das ist ein Nebenprodukt der Chemtrade-Anlage, etwa 12 Tonnen davon pro Tag. Das ist eine Menge Wasserstoff, und das in einer kleinen Stadt weit weg von irgendwo, wo es keine Ammoniak- oder Methanolanlage gibt, obwohl es dort eine Ölraffinerie gibt.

Zur Erinnerung: Wasserstoff ist heute ein industrieller Rohstoff. Wir stellen etwa 120 Millionen Tonnen davon her, fast ausschließlich dort, wo es verwendet wird, weil der Transport so teuer ist.

Die größten Verbraucher sind Ölraffinerien, die damit überschüssiges Wasser aus Rohöl entfernen, Schwefel aus Rohöl entfernen und Rohöle in leichtere und schwerere Bestandteile spalten. Ölsand-Rohöl weist einen hohen Anteil an überschüssigem Wasser, Schwefel und Schwergewicht auf, so dass für die Raffinierung sehr viel Wasserstoff erforderlich ist, etwa 7.7 Kilogramm pro Barrel pro Jahr Einschätzung von vor ein paar Jahren dass es ein weiterer Messerstich in Albertas Rohölexporthoffnungen im Zeitalter der Spitzenölnachfrage und der Industrie-Emissionsobergrenzen war.

Aber die Raffinerie Prince George bezieht Leichtöl aus dem Nordosten von British Columbia, kein Schweröl. Das Öl wird konventionell gepumpt, daher ist der Wassergehalt wahrscheinlich geringer. Es gibt auch keine Hinweise darauf, dass es einen hohen Schwefelgehalt hat. Der Bedarf an Wasserstoff in der Raffinerie ist also nicht hoch. Da Ölraffinerien das sind, was sie sind, wandeln sie auf jeden Fall lieber fossile Brennstoffe in Wasserstoff um.

Es gibt also keine natürlichen Abnehmer des überschüssigen Wasserstoffs für das, wofür er am besten verwendet wird: einen industriellen Rohstoff.

Trotz der Schriftsätze des Rocky Mountain InstituteWasserstoff hat sich, wenn auch indirekt, als ziemlich starkes Treibhausgas erwiesen. Es stört den Abbau von Methan in der Atmosphäre und verlängert dessen Verweildauer. Das bedeutet, dass jede in die Luft freigesetzte Tonne Wasserstoff etwa 12 Tonnen Kohlendioxid entspricht.

Bei einer täglichen Abgabe von 12 Tonnen Wasserstoff aus der Chemtrade-Anlage sind das 144 Tonnen CO2 pro Tag oder etwa 53,000 Tonnen pro Jahr. Hoppla.

Chemtrade hat versucht herauszufinden, was mit dem Zeug zu tun hat, aber wie die obige kurze Beschreibung der Wasserstoffverbraucher zeigt, gibt es in der Nähe der Anlage keine natürlichen Kunden, und Prince George ist weit von so ziemlich überall entfernt.

Betreten Sie Teralta. Es handelt sich um ein in British Columbia ansässiges Unternehmen, das 2021 gegründet wurde. Einiges davon ist Unsinn, wie die Bereitstellung von Wasserstoffgeneratoren für die Filmindustrie. Selbstverständlich ist BCs seltsamer Wasserstoff zur Energiefixierung. Wir sind die Heimat des ewig gescheiterten Ballard, der es, wie ich kürzlich bemerkt habe, geschafft hat, durchschnittlich zu verlieren 55 Millionen US-Dollar pro Jahr seit 2000, unglaubliche 1.3 Milliarden US-Dollar aus dem Geld anderer Leute, oft von der Regierung. Für Energieunternehmen in der Stadt gibt es ein völlig seltsames Wasserstoff-Ökosystem. Angesichts der Dichte des Gummis um die Wasserstoff-Energieblase gehe ich nicht davon aus, dass irgendjemand hier meinen Namen kennt, obwohl ich hier bin.

Ich werde mehr Hintergrundgeschichte speziell zu Teralta erfahren, da ich zufällig morgen mit dem Mitbegründer auf seiner Seite von False Creek im Olympic Village zu Mittag esse (das sehr sinnvoll die Wärme aus dem Abwasser auffängt, um zwei Drittel des Strombedarfs zu senken). für die Heizung der Tausenden von Eigentumswohnungsbewohnern, Büros und Brauereikneipen in der Nachbarschaft).

Irgendwann hat jemand, der mit Teralta in Verbindung steht, herausgefunden, dass Wasserstoff aus bestehenden Industrieprozessen austritt, abgelassen wird und dass dies eine Chance darstellt.

Sie durchsuchten eine Reihe von Datensätzen und fanden unter anderem die Chemtrade-Anlage in Prince George. Sie redeten mit ihnen, sie kratzten sich am Kopf, sie schauten sich in der Stadt um und rochen wahrscheinlich den charakteristischen Geruch fauler Eier, die aus den nahegelegenen Zellstoff- und Papierfabriken kamen. Damals gab es drei davon, aber Canfor, das alle drei betrieb, schloss letztes Jahr eines der größeren.

Dieser Geruch ist übrigens eine Quelle perversen Stolzes, eine Art nasales Stockholm-Syndrom in der Stadt, wo Memes ihn als Geruch des Geldes bezeichnen und Beiträge in den sozialen Medien veröffentlichen, in denen seine Tugenden gepriesen werden und man von ihm willkommen geheißen wird nach einer Weile weg.

Zellstoff- und Papierfabriken sind große Energieverbraucher. Ein großer Teil davon stammt aus Strom, und viele der Werke haben Vereinbarungen mit BC Hydro, die es dem Energieversorger ermöglichen, ihre thermischen Einheiten in 5- und 10-MW-Blöcken automatisch vom veralteten Green-Screen-Strommanagementsystem über SCADA, dem industriellen Vorläufer von, abzuschalten IOT und das Internet.

Ein großer Teil davon stammt aus der Verbrennung von Erdgas. Die Besonderheiten einer Mühle hängen natürlich davon ab, ob Gas oder Strom günstiger ist, und so gut wie nichts anderes. Im Fall von Prince George ist es eine Menge Erdgas. Wasserstoff verbrennt viel sauberer als Erdgas.

Wenn es aus Wasser unter Verwendung von kohlenstoffarmem Strom hergestellt wird, ist es ein viel kohlenstoffärmerer Brennstoff, wenn auch normalerweise unglaublich teuer, weshalb wir das nie tun. Ist der Strom von Chemtrade CO2-arm? Schwer zu sagen. Der Strom von BC Hydro ist wirklich kohlenstoffarm, da er fast ausschließlich aus alten Wasserkraftwerken stammt. Aber FortisBC beliefert auch Prince George und verbrennt Erdgas in seinen Erdgasanlagen und stellt den Verbrauchern Erdgas zur Verbrennung zur Verfügung. Aus der Ferne ist es schwer zu sagen, ob Chemtrade ein FortisBC- oder HydroBC-Kunde ist, und es wäre wirklich wichtig für den CO2-Fußabdruck des Prozesses. Aber dennoch ist Wasserstoff in diesem Fall ein Nebenprodukt und nicht der Ausgangspunkt, also ist es vielleicht in Ordnung.

Nein, lass es uns klären. FortisBC verbrennt Erdgas. Ich gehe davon aus, dass sie Kombigeneratoren verwenden, die etwa 400 Gramm CO2e/kWh produzieren. Fügen Sie weitere 100 Gramm CO2e/kWh für die vorgelagerten Methanemissionen hinzu, vorausgesetzt, dass sie in ihrer Lieferkette mäßig vorsichtig sind. Also 500 Gramm CO2e/kWh.

Für die Herstellung wird Strom benötigt Kilogramm Natriumchlorat. Betrachten Sie die chemische Prozessformel – NaCl + 3H₂O + 6e → NaClO₃ + 3H₂ – schlägt etwa 35 Tonnen Natriumchlorat pro Tonne Wasserstoff vor. Weltweiten Statistiken zufolge verbraucht die Herstellung von 3.6 Millionen Tonnen Natriumchlorat 20 TWh Strom, also etwa 6 MWh pro Tonne. Andere Quellen schlagen einen höheren Wert vor, ich wähle jedoch den niedrigeren Wert.

Wenn FortisBC den Strom liefert, wären das 105 Tonnen CO2e für den Strom für die 35 Tonnen Natriumchlorat und die einzelne Tonne Wasserstoff. Unter der Annahme, dass die Verteilung auf Natriumchlorat und Wasserstoff pro Tonne erfolgt, würde das bedeuten, dass jede Tonne Wasserstoff eine Kohlenstoffschuld von etwa 8.5 Tonnen CO2e hätte. Das ist viel mehr als nur die Verbrennung von Erdgas zur Wärmeerzeugung, was ein seltsames Argument ist, das FortisBC in seinen Eingaben verwendet hat, um die Elektrifizierung zu verlangsamen.

Hässlich, weshalb FortisBC immer verzweifeltere Maßnahmen ergriffen hat, um mit allen Mitteln gegen die gesamte Dekarbonisierung der Wirtschaft von British Columbia anzukämpfen. Es ist eine der Hauptquellen für Desinformation und Verzögerungen, und ihre PR-Flak ist in ihrem seelenzerstörenden Job sehr gut.

Man hofft, dass Chemtrade Strom von BC Hydro kauft, das 7.6 Gramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde verbraucht, was nur eine CO1.6-Verschuldung von etwa 2 Tonnen CO0.1-Äquivalenten für den Prozess ergeben würde und dass der Wasserstoffanteil XNUMX Tonnen betragen würde, viel weniger als bei der Verbrennung von Erdgas. Aber wer weiß, denn auch hier ist alles eine Frage der günstigsten Vorräte.

Auf jeden Fall hat Teralta viel mit Chemtrade, Canfor, der Stadt, wahrscheinlich der Provinz und wahrscheinlich auch anderen zusammengearbeitet. Prince George hatte im Rahmen seiner Wasserstoffstrategie 150,000 US-Dollar von der Provinz erhalten, um zu prüfen, ob die Stadt zu einem Wasserstoffknotenpunkt werden könnte. Ja, die Provinz wirft ständig Geld in Wasserstoffspiele, und das schon seit Jahrzehnten, da sie sich der Illusion hingibt, dass Wasserstoff als Energiequelle eine enorme Wachstumschance sein wird, um das Öl und Erdgas zu ersetzen, das sie fördert und vergeblich zu transportieren hofft nach China.

Prinz George ist oder war möglicherweise im Visier von Andrew Forrester. Der Bergbaumilliardär aus Fortescue ist von den Aussichten auf Wasserstoff zur Energiegewinnung begeistert, obwohl sein eigenes Bergbauunternehmen deutlich gemacht hat, dass sie dies einfach tun werden Minen elektrifizieren und nicht Geld und Energie verschwenden, um es zuerst in Wasserstoff umzuwandeln. Es wurden Zahlen wie 3 Milliarden US-Dollar für Investitionen in Prince George ausgegeben.

Der Ministerpräsident der Provinz erschien in Prince George zur Ankündigung von Chemtrade-Canfor-Teralta und sagte, dass die globalen Wasserstoff-Wirtschaftschancen auf 305 Milliarden US-Dollar wachsen könnten.

Ja, in BC ist das eine große Sache. Ich war mir dessen vage bewusst.

Okay, wir haben also eine angenommene Kohlenstoffschuld von 0.1 Tonnen CO2e für den Wasserstoff. Es wird von Teralta aufgefangen und gereinigt – größtenteils überschüssiges Wasser entfernt, eine dieser lästigen Pflanzenbilanzen, die die meisten Wasserstoff-Energieberechnungen ignorieren – und durch ein 20 Zentimeter langes Edelstahlrohr einen halben Kilometer zu einer der Canfor-Anlagen geleitet. Dieses Rohr ist etwa 20-mal teurer als PVC-Rohre, die häufig für Erdgas verwendet werden. Dies ist einer der vielen wirtschaftlichen Nachteile, die der Transport von Wasserstoff mit sich bringt und die ihn in den meisten Fällen unwirtschaftlich machen.

Aber dies ist ein Sonderfall, einer der wenigen, bei denen dies deutlich wird. Wasserstoff verschwenden. Ein großer Erdgasbrenner einen halben Kilometer entfernt. Keine anderen Wasserstoffverbraucher in der Nähe.

Daher wird der Wasserstoff zur Papierfabrik geleitet, mit dem Erdgas vermischt und zur Wärmeerzeugung verbrannt. Die Fallstudie geht davon aus, dass dadurch etwa 25 % des Erdgases ersetzt und jährlich etwa 700,000 Tonnen CO2-Emissionen eingespart werden. Das berücksichtigt wahrscheinlich nicht die vorgelagerten Methanemissionen für das Erdgas, das die Papierfabrik erreicht, und es erklärt wahrscheinlich auch nicht die angenommenen 0.1 Tonnen CO2e-Schulden pro Tonne Wasserstoff, aber es ist definitiv besser als das Ablassen des Wasserstoffs und stattdessen Erdgas verbrennen.

Es ist ein bisschen Rube Goldberg, nicht wahr? Dieser tatsächlich sinnvolle Anwendungsfall von Wasserstoff für die Energiegewinnung basiert auf einem industriellen Prozess, der als Nebenprodukt seiner Hauptproduktionsbemühungen etwas Wasserstoff und einen sehr nahegelegenen Erdgasbrenner erzeugt. Zur Reinigung des Wasserstoffs musste zwischen den beiden Anlagen eine völlig neue, wenn auch kleine chemische Verarbeitungsanlage errichtet werden. Zweifellos waren auch Anpassungen an den Brennern erforderlich.

Der Zellstoff- und Papierprozess hat chemisch gesehen nichts Besonderes daran, dass dafür Gas verbrannt werden muss. Es ist nur eine Wärmequelle. Alle Industriewärme kann elektrifiziert werden, mit Ausnahme derjenigen, die im Rahmen des chemischen Prozesses die Verbrennung von Gasen erfordern, und diese sind ziemlich selten. Die Canfor-Fabriken verbrennen Gas, weil es billig ist.

Diese Einsparung von 700,000 Tonnen CO2 (wahrscheinlich 800,000 Tonnen CO2e) bedeutet, dass das einzige Canfor-Werk jährlich 3.2 Millionen Tonnen CO2e produziert, und selbst nach der Ankunft des Wasserstoffs – es ist noch nicht in Betrieb – wird es immer noch 2.4 Millionen Tonnen CO2e pro Jahr produzieren.

Die Zahlen der Teralta-Fallstudie deuten darauf hin, dass sie jährlich etwa 2 Millionen Gigajoule Erdgas verbrauchen. Das sind etwa 600 GWh pro Jahr oder etwa 70 MW Leistung, wenn sie rund um die Uhr und 24 Tage im Jahr laufen. Nicht unerhebliche Strommengen, aber gehen wir davon aus, dass sie diese von BC Hydro mit sehr geringen CO7-Äquivalenten pro kWh beziehen.

7.6 Gramm CO2e pro kWh sind 7.6 Kilogramm pro MWh und 7.6 Tonnen pro GWh. Das lässt darauf schließen, dass sie bei einer Elektrifizierung der Zellstoff- und Papierfabrik etwa 4,500 Tonnen CO2e pro Jahr produzieren würden.

Wenn die Anlage also steuerlich und technisch machbar wäre, würden etwa 3.2 Millionen Tonnen CO2e pro Jahr eingespart, und durch den Einsatz von Wasserstoff werden etwa 0.8 Millionen Tonnen pro Jahr eingespart.

Die 53,000 und 700,000 vermiedenen Tonnen beim Wasserstoffansatz verblassen im Vergleich dazu. Echte Dekarbonisierung ist die Elektrifizierung mit regenerativ erzeugtem Strom. Aber 700,000 Tonnen pro Jahr zu vermeiden ist besser als ein Tritt in den Kopf mit einem gefrorenen Mukluk, wie wir hier im eiskalten Norden sagen, während wir uns in unseren Iglus um die Robbenöllampen drängen.

Ist die Umstellung auf Strom steuerlich sinnvoll? Nun, lassen Sie uns ein kleines Spiel spielen und davon ausgehen, dass Canfor den CO2030-Preis für Erdgas pro Gigajoule zahlen muss. Ich habe vor ein paar Jahren herausgefunden, dass Kanadas höchster CO170-Preis von 2 kanadischen Dollar pro Tonne CO8.50e im Jahr XNUMX den Preis für ein Gigajoule Erdgas um XNUMX kanadische Dollar erhöhen würde.

Rate 5 von FortisBC deutet darauf hin, dass Canfor derzeit insgesamt rund 2.50 US-Dollar pro Gigajoule zahlt, was weltweit gesehen ein absurd niedriger Preis ist. Europa zahlt derzeit etwa 15.60 Kanadische Dollar und vor der Invasion der Ukraine und der Energiekrise waren es etwa 7 Dollar pro Gigajoule. Übrigens geht das billige Erdgas im Westen Kanadas zur Neige. Ungeachtet dessen belaufen sich ihre Energiekosten für Erdgas derzeit auf rund 5 Millionen US-Dollar ohne den CO2030-Preis. Bei Anwendung des Preises von 22 läge ihr Energiepreis jedoch bei XNUMX Millionen US-Dollar.

Was würden 600 GWh zu den Industrietarifen von British Columbia kosten? Nun, eine kWh kostet etwa 0.06 CAD – was aufgrund der amortisierten Wasserkraftwerke im weltweiten Vergleich wirklich billiger Strom ist –, das sind also etwa 60 US-Dollar pro MWh und 60,000 US-Dollar pro GWh. Das sind etwa 36 Millionen US-Dollar pro Jahr und liegen damit deutlich über den Kosten für Erdgas.

Wie sieht es mit Kanadas sozialen Kohlenstoffkosten für 2030 aus? Wie hoch sind die sozialen Kosten von Kohlenstoff? Es handelt sich um die Kosten jeder geringfügigen Tonne CO2e, die wir in einem Jahr ausstoßen. Kanada, die USA und die EU haben die Berechnungen so weit harmonisiert, dass sie jedes Jahr sehr nahe beieinander liegen. Im Jahr 2030 werden die sozialen Kosten von Kohlenstoff für Kanada 294 kanadische Dollar betragen.

Das würde dazu führen, dass ein sehr Gigajoule verbranntes Erdgas etwa 17.20 US-Dollar kostet, was aus den 2 Millionen Gigajoule jährliche Kosten von 34 Millionen US-Dollar macht. Im Jahr 2040 werden die gesellschaftlichen Kosten von Kohlenstoff 341 US-Dollar betragen, wodurch die Kosten für Energie aus Erdgas auf fast 20 US-Dollar pro Gigajoule steigen. Im Jahr 2050 belaufen sich die Kosten auf 394 US-Dollar, womit sich die Kosten auf 22 US-Dollar erhöhen.

Der Teralta-Deal ist für Canfor ziemlich gut. Vermutlich liegen die Kosten pro Gigajoule für den überschüssigen Wasserstoff in der gleichen Größenordnung wie die Kosten pro Gigajoule für Erdgas, aber sie vermeiden den CO2-Preis dafür. Das wird ihnen in den kommenden Jahren viel Geld sparen. Das war wahrscheinlich Teil der Verhandlungen mit Chemtrade und Teralta, da sie dies nicht als Wohltätigkeitsorganisation tun. Ich würde auf jeden Fall den CO2-Preis und die sozialen Kosten von CO2 in meine Business Cases für den Deal einbeziehen und auch die wahrscheinliche Lebensdauer der Projekte berücksichtigen, wenn man bedenkt, dass Canfor bereits eines der Werke in der Gegend und deren Energie geschlossen hat Die Preise steigen nur, auf die eine oder andere Weise.

Ist es technisch machbar? Der Standort-C-Staudamm mit einer Kapazität von 800 MW geht im Jahr 2025 ans Netz. Er hat derzeit nichts zu tun, da ein großer Teil seiner Existenz dem Traum verdankt, Flüssigerdgas nach China zu exportieren, und dem dortigen LNG-Hafen Das noch in der Entwicklung befindliche Projekt wird lediglich Erdgas für den Verflüssigungsprozess verbrennen. Ein 70-MW-Kunde würde die Sache ganz schön voranbringen. Im Moment träumt die Provinz natürlich davon, den gesamten Strom zur Herstellung von Wasserstoff für die Wasserstoff-zu-Energie-Wirtschaft zu nutzen, die es aber nicht geben wird.

Das Fenster für die Verbrennung von Erdgas schließt sich. Bemühungen wie die Wasserstoffanlage in Teralta helfen, aber vielleicht ein Viertel der jährlichen Emissionen aus dem Prozess herauszunehmen, ist unzureichend. Um es klarzustellen: Angesichts der spezifischen Umstände ist es sinnvoll, dies zu tun, aber die Wahrscheinlichkeit, dass diese Umstände vorliegen, ist gering. Es ist viel wahrscheinlicher, dass die Wasserstoffnebenprodukte der chemischen Industrie für Methanol oder Ammoniak verwendet werden – bestehende und groß angelegte Märkte für die Chemikalie.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/01/17/prince-george-teralta-hydrogen-for-energy-initiative-actually-makes-sense/