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Cosa c’è nell’idrogeno per i trasporti su strada che porta i ricercatori a ridurre drasticamente i costi in ogni occasione? Ho provato più volte a rispondere a questa domanda. In Germania, gruppendenken – pensiero di gruppo – è chiaramente coinvolto. Con organizzazioni come la ICCT, sembra che un tentativo disperato di far funzionare l'idrogeno perché pensano che sia necessario porta a un errore dopo l'altro. Diverse questioni affliggono altri rapporti sull'idrogeno per l'energia a cui piacciono le principali società di consulenza DNV produrre rapporti errati per i clienti che li pagano per ottenere risultati specifici, indipendentemente dalla realtà.

Tendenzialmente mi aspettavo di meglio dai laboratori nazionali statunitensi, che sono stati per lo più ricercatori e analisti validi. Ma negli ultimi mesi mi sono ritrovato a grattarmi la testa su alcuni risultati. Qualche settimana fa I guardato attraverso un rapporto DOE NREL sulle stazioni di rifornimento di idrogeno in California. I dati lì erano chiari.

Le stazioni di rifornimento venivano utilizzate a malapena anche ai loro volumi storici più alti, con una media di 54 chilogrammi al giorno per stazione durante la prima metà del 2021. Il rapporto non menzionava questo utilizzo molto basso, ma celebrava invece un picco di utilizzo di 300 chilogrammi al giorno.

Le stazioni sono rimaste fuori servizio per 2,000 ore in più rispetto a quelle effettivamente utilizzate per pompare idrogeno, il 20% in più di tempi di inattività rispetto all’utilizzo produttivo. Ma dovevi analizzare i dati e fare qualche calcolo per capirlo.

Se le stazioni funzionassero a piena capacità, la loro manutenzione avrebbe probabilmente avuto un costo annuo pari al 30% delle spese in conto capitale. I costi di manutenzione superavano i 9 dollari per chilogrammo distribuito. Ancora una volta i dati c’erano, ma la conclusione mancava nell’azione.

Il rapporto è stato un capolavoro nel fuorviare le persone a cui è stato presentato facendogli credere che le cose fossero rosee nelle stazioni di rifornimento di idrogeno in California. La realtà è dimostrata dal fatto che la Shell lascia i soldi sul tavolo, rifiutando $ 48 milioni di costruirne altri e di chiudere le sette stazioni di rifornimento per veicoli leggeri esistenti.

E ora un nuovo rapporto del National Renewable Energy Lab (NREL) degli Stati Uniti, una divisione del Dipartimento dell'Energia, con ipotesi notevoli. Costo livellato dell’idrogeno erogato per Veicoli pesanti è fresco di stampa nel marzo del 2024. Presenta un quadro roseo dei costi poco costosi dell’idrogeno.

È un diagramma confortante, non è vero? Non appena il trasporto di idrogeno verrà ampliato, il rifornimento costerà solo 6.5 dollari al chilogrammo. Questo è solo leggermente superiore al diesel al suo attuale tasso californiano che si aggira intorno ai 5 dollari al gallone, una quantità equivalente di energia. E dato che le celle a combustibile sono più efficienti dei motori diesel, ciò significa in realtà che l’idrogeno sarà più economico come carburante per autotrasporto rispetto al diesel!

Ma aspetta, c'è di più.

Sì, secondo questo studio NREL, l’idrogeno sarà più economico del diesel a parità di energia. Bene, problema risolto, torniamo tutti a casa. L'autotrasporto è ordinato.

Sì, non così in fretta. Dai un'occhiata alla parte superiore di ciascuna di queste barre, la parte con $ 1.5 al suo interno. Che cos'è?

“… l’analisi attuale presuppone che il costo di produzione dell’idrogeno che verrà successivamente consegnato alle stazioni di rifornimento modellate per il 2030 sia di 1.50 dollari/kg-H2”

Questo è il costo attuale della produzione di idrogeno grigio per chilogrammo negli Stati Uniti da gas naturale a basso costo in impianti su scala industriale. Uno studio governativo degli Stati Uniti nel 2024 ha avuto l’opportunità di prevedere un costo adeguato per la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio e di salvarlo. Ricordiamo che la media degli accordi sull’idrogeno verde in Europa dal 2024 è stata di 9.49 euro al chilogrammo o 10.30 dollari. Nessuno pensa che in realtà l’idrogeno a basse emissioni di carbonio costerà 1.50 dollari al chilogrammo nel 2024, eppure è riportato in un rapporto ufficiale NREL e sta sgonfiando artificialmente il prezzo.

Come Boston Consulting Group segnalati, l’idrogeno verde nel 2030 non scenderà nemmeno alla cifra di consenso precedente – un consenso tra i dipendenti STEM e analfabeti economici dell’oppio – di 3 euro, ma sarebbe nell’ordine di 5-8 euro. Il limite inferiore di tale intervallo è ancora molto ottimista. La mia proiezione, dopo l’analisi dei costi per la produzione di idrogeno in tre continenti con scenari multipli, è che l’idrogeno verde avrà una media di 6-8 dollari al chilogrammo, con alcuni valori anomali che saranno sia inferiori che superiori.

Ma è un presupposto ancora peggiore per produrre idrogeno nelle stazioni. Questo è qualcosa che l'ICCT ha fatto nel suo studio fatalmente imperfetto, ma nemmeno l'ICCT ha sbagliato così tanto da usare un costo di 1.5 dollari al chilogrammo.

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Il costo totale della produzione di idrogeno in quantità minori sarà molto più elevato del costo di produzione in impianti su scala industriale per tre ragioni. In primo luogo, la stazione di rifornimento avrà ancora bisogno di tutto il resto dell'impianto, ma si tratterà di componenti minuscoli, non in scala, economici per il volume dei componenti. Per collegarli tutti insieme sono necessari tutti gli elettricisti, gli idraulici, gli ingegneri chimici, i saldatori e simili, ma saranno connessioni e saldature minuscole.

La seconda ragione è che le stazioni pagheranno per l’elettricità qualcosa di simile alle tariffe industriali. La media statunitense è attualmente di 0.11 dollari per kWh e con il resto dell’impianto ci vogliono circa 55 kWh per produrre un singolo chilogrammo di idrogeno dall’acqua. Solo l’elettricità costerà 5,50 dollari, 4 dollari in più rispetto al costo utilizzato dallo studio NREL. E le tariffe industriali della California sono state in media di 0.17 dollari nel 2022. Sono 9.35 dollari solo per l’elettricità necessaria alla produzione in loco.

In terzo luogo, una struttura industriale dispone di una rigorosa manutenzione preventiva e di personale in loco pronto ad affrontare immediatamente i problemi per mantenere la produzione. Le stazioni di rifornimento di idrogeno non lo avranno perché il costo del mantenimento della manodopera ad alto costo sarà proibitivo. Saranno fuori servizio per la maggior parte del tempo o pagheranno il personale di riparazione per tenersi con le mani in mano e avere componenti ad alto costo pronti sul posto.

L’NREL avrebbe potuto esaminare dati reali e fare una scelta migliore riguardo al costo della produzione in loco dell’idrogeno? Sì, avrebbero potuto guardare i dati degli autobus a idrogeno della California.

Si tratta di una media di $ 12.60 solo per l'elettricità e alcune piccole chicche. Chiaramente non include il costo di manutenzione dell'impianto di rifornimento, che era fuori servizio a causa dell'elettrolizzatore e del resto dei problemi dell'impianto per un intero 14% dell'anno. Come notato per le stazioni di rifornimento di veicoli leggeri, il costo medio di manutenzione risulta essere superiore a 9 dollari al chilogrammo.

Inoltre, come notato, i costi di manutenzione per il pompaggio dell’idrogeno, o qualsiasi altra cosa, crescono in modo lineare. I compressori, le pompe e le guarnizioni cedono più rapidamente con un maggiore utilizzo. Come mostrano i dati sugli impianti di pompaggio dei veicoli pesanti riportati sopra, non è affatto limitato ai veicoli leggeri. 700 atmosfere di pressione nei serbatoi devono superare 800 atmosfere di compressione per poter riempire i serbatoi dei veicoli. Si tratta di una pressione equivalente a trovarsi a più di cinque miglia sotto la superficie dell'oceano. Non è banale costruire qualcosa con le tolleranze necessarie per raggiungere questo obiettivo e i compressori a quel livello si guastano molto più spesso dei compressori per frigoriferi.

E no, il passaggio all’idrogeno liquido non farà risparmiare denaro. Ha solo altre spese grandi e inevitabili, non ultima quella che richiede un terzo dell’energia immagazzinata sotto forma di elettricità per far funzionare apparecchiature criogeniche molto sofisticate per scendere a 20° sopra lo zero assoluto. Scambiare una serie di costi e compromessi ingegneristici con una serie diversa non si tradurrà in idrogeno a buon mercato.

Questo costo dell'elettricità non include nessuno dei costi di capitale dell'elettrolizzatore, del costo del capitale, dei costi di manutenzione o di eventuali profitti. Il costo reale dell’idrogeno è senza dubbio superiore a 20 dollari al chilogrammo. Anche se l’erogazione di idrogeno al giorno è di un ordine di grandezza inferiore rispetto al limite minimo del nuovo studio NREL, i costi dell’elettricità saranno comunque elevati.

Per quanto ne so, lo studio NREL aggiunge almeno i costi di capitale al costo per chilogrammo. I diagrammi di LCOH chiariscono che per gli scenari di produzione in loco sono stati aggiunti da 1.1 a 4 dollari al costo di un chilogrammo di idrogeno rispetto al costo della stazione, ma da nessuna parte nel rapporto viene specificato cosa rientra in tale costo. . Non c'è chiarezza sugli elettrolizzatori, sul bilancio degli impianti o su qualsiasi altra cosa per il lato produttivo.

Presumibilmente questo serviva a consentire a qualcuno di installare un impianto di riformazione del vapore in una stazione di rifornimento di idrogeno in una soluzione profondamente arretrata, consentendo l’agnosticismo tecnologico a cui il rapporto mira riguardo alla produzione di idrogeno. Questo resiste al minimo esame? NO.

Il costo del gas naturale per i clienti industriali in California è attualmente di 12.52 dollari. L’idrogeno costituisce un quarto della massa del metano, che tipicamente rappresenta il 92% della massa del gas naturale. Altre sfide legate all’efficienza rendono più o meno corretto il rapporto di un chilogrammo di idrogeno per ogni cinque chilogrammi di gas naturale. A questo ritmo, solo il gas naturale utilizzato per la riformazione del vapore costerebbe 2.61 dollari, oltre un dollaro in più rispetto al costo di produzione dell’idrogeno ipotizzato nel rapporto. E questo è per l'idrogeno grigio.

Date le dimensioni ridotte dell’impianto e la necessità di puntare sulla cattura del carbonio e poi fare qualcosa con l’anidride carbonica, i costi sono probabilmente triplicati.

Il costo dell’idrogeno di 1.50 dollari nel rapporto è difendibile solo se si presuppone che l’idrogeno grigio sia prodotto in impianti industriali in luoghi in cui il gas naturale è più economico che in California, qualcosa che è esattamente l’opposto del punto di decarbonizzazione dei trasporti su strada con l’idrogeno. Il presupposto nel rapporto è che l’idrogeno viene prodotto entro 62 miglia dalle stazioni di rifornimento, quindi pagherà tariffe industriali locali per il gas naturale, se questo è il piano.

Questo rapporto inquadra anche la questione come idrogeno vs idrogeno, in contrapposizione a idrogeno vs elettrificazione. Questo è il brief del team, ed è lo stesso brief di uno dei ricercatori nel 2020 quando hanno pubblicato Consegna dell'idrogeno e costi di erogazione, L’estremità superiore di tale studio era la metà del volume dell’idrogeno rispetto all’estremità inferiore di questo studio, e i risultati sono più o meno gli stessi dello scenario con volume più basso, ma escludevano completamente i costi di produzione dell’idrogeno.

In altre parole, uno studio della stessa organizzazione di quattro anni fa ha scoperto che la semplice fornitura di idrogeno era costosa quanto l’intero stack in questo calcolo dei costi. Forse non usavano gli stessi modelli? No. Il modello è lo stesso, solo una versione diversa, l’Hydrogen Delivery Scenario Analysis Model (HDSAM), 3.1 vs 4.5.

Nonostante altri quattro anni di prove del fatto che la fornitura e l’erogazione dell’idrogeno sono più costose di quanto stimato e molte prove del fatto che produrre idrogeno costa molto più di 1.50 dollari, questo nuovo rapporto NREL in realtà tiene conto dei costi di produzione, consegna ed erogazione end-to-end. giù.

È come convalidare la realtà empirica dell'idrogeno per produrre energia o addirittura riconoscere che non è più un requisito nel NREL. È come se decenni di esperienza con più livelli di stazioni di rifornimento e di consegna dell'idrogeno venissero ribaltati entro il 2030. Questo è inquietante.

Naturalmente, nessuno nella catena del valore negli scenari descritti in questo rapporto sta realizzando un profitto, o addirittura applicando un margine per coprire i propri costi. Il rapporto lo afferma chiaramente, ma poiché tutti guarderanno i grafici principali, confrontando i costi con il costo al dettaglio del diesel e tirando grandi sospiri di sollievo, neanche questa è un'ottima scelta.

Ma escludono anche esplicitamente tutti i possibili sussidi di riduzione dei costi disponibili per i carburanti a basse emissioni di carbonio:

• Credito di proprietà per il rifornimento di veicoli a carburante alternativo (30C) per proprietà qualificate per il rifornimento di veicoli a carburante alternativo
• Credito per la produzione di idrogeno pulito (45V)
• Credito qualificato per progetti energetici avanzati (48C)
• Credito per veicoli commerciali puliti qualificati (45 W)

È rilevante? In realtà no, ma nella percezione sì. L’impianto di produzione industriale centralizzato di elettrolisi dell’idrogeno ha almeno il potenziale per accordi di acquisto di energia che soddisfano i requisiti di 45 V per località, temporalità e addizionalità della generazione di elettricità a basse emissioni di carbonio. Ciò potrebbe far scendere il costo per chilogrammo nella fascia dei 2-3 dollari dopo il sussidio. Come notato nella mia valutazione del rapporto errato dell'ICCT, le stazioni di rifornimento locali non saranno in grado di raggiungere questo obiettivo. E l’idrogeno blu non si qualificherà per i 45 V e otterrebbe solo crediti di cattura del carbonio molto inferiori.

In altre parole, qualsiasi idrogeno remotamente decarbonizzato nelle stazioni di rifornimento, indipendentemente dal percorso, togliendo i sussidi e aggiungendo ipotesi ragionevoli sui ricarichi per costi e profitti porta a un idrogeno di gran lunga superiore a 1.50 dollari. Semplicemente non è una scelta difendibile nel 2024, nemmeno per le strutture centralizzate. Nelle piccole strutture delle stazioni di rifornimento è doppiamente indifendibile.

Eppure questo rapporto e soprattutto i suoi grafici lasceranno molte persone con la falsa impressione che l’idrogeno nelle stazioni di rifornimento sarà a buon mercato. Se notano $ 1.50 e ne sono disturbati, vedranno tutti gli sconti e penseranno che saranno applicabili e che le cose andranno bene.

Una conclusione chiara è che NREL dovrebbe rivalutare il suo modello HDSAM. Sta producendo risultati che non sono allineati con la realtà empirica, e i ricercatori sembrano non essere disposti o incapaci di alzare la mano e dirlo. La riverenza del modello è qualcosa che ho sottolineato nel mio valutazione del PIK Potsdam Institute for Climate Impact Research si è riferito ai suoi modelli LIME-EU e REMIND, entrambi i quali incorporano costi dell’idrogeno molto bassi, qualcosa che i ricercatori in un importante rapporto chiaramente non hanno notato. I ricercatori del NREL dovrebbero leggere quello di Thompson Fuga da Model Land e avere il coraggio di applicare il giudizio professionale.

Il rapporto NREL considera la discussione sul costo effettivo dell’idrogeno per l’autotrasporto rispetto alle alternative un significativo disservizio. Come molti altri rapporti, sta abbassando artificialmente i costi dell’idrogeno. Perché? È difficile da dire. Forse perché la realtà dei costi chiaramente non è neanche lontanamente sostenibile dal punto di vista economico e davvero non vogliono essere loro ad alzarsi ed essere conteggiati.

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• Fonte: https://cleantechnica.com/2024/03/06/nrels-cost-study-on-hydrogen-for-heavy-vehicles-fuel-does-not-withstand-scrutiny/