今回のCleanTechTalkでは、PaulMartinと私がMichaelLiebreichの水素ラダーについて説明します。 Paulは、化学プロセスエンジニアとして働いており、バイオ燃料、水素、化学処理プラントのプロトタイプを作成して、クライアント向けの完全なモジュール化された生産システムにスケーリングする一環としてキャリアを積みました。 ポールの作品 CleanTechnica なぜ 水素は建物の天然ガスの代替品としては適していません 必読です。
Liebreichは起業家であり、Bloomberg New Energy Finance（BNEF）の創設者であり、複数の取締役会の会長であり、エンジニアリングとビジネスの学位を取得しており、1992年にスキーチームで英国を代表しました。このポッドキャストとそれに付随する記事のペアの目的は、ポール・マーティンと私が焦点を当てている水素ラダーを繰り返し改善することです。
の定期的な読者 CleanTechnica 私が次の分野の脱炭素経済における水素の位置を評価していることを知っているでしょう 輸送サービス, 石油精製、 & 産業を変えます、とりわけ。 ポールと私は、理論的に隔離または使用されるCO10の質量が30〜2倍の化石燃料から供給される「青い」水素は 化石燃料業界のロビー活動 実行可能な気候ソリューションではありません。
MichaelLiebreichのHydrogenLadder v4.1、クリエイティブコモンズライセンスの下で許可を得て使用。
リスナーは、ポールと私がその側面について話している間、水素はしごを彼らの前に置くことをお勧めします。
まず、ポールが頻繁に使用するハッシュタグのXNUMXつである#hopiumについて説明します。これは、私たちの学部を克服し、政府の資金を役に立たないものに転用するという私たち自身の希望から作られた薬として彼が定義しています。 私たちは、化石燃料業界が寄付に関してPRの達人であることに同意します 政府や個人に、CO2を空気から排出するだけでよいという誤った希望 または、ほとんどの化石燃料を未燃で未使用のままにしておくという現実ではなく、排出後に煙突から排出されます。
ポールは既存の水素生産を段階的に進め、今日使用されている年間120億0.1万トンのうち、再生可能に生成された電力を使用して意図的に水から分解されたグリーン水素と見なすことができるのは30％未満であると指摘します。 今日のすべての水素は実際には黒く、エネルギーの単位あたり少なくとも30％黒く、それが作られた化石燃料よりも黒くなります。 石炭の場合、水素2kgあたり最大35kgのCO2が生成されます。あるデータポイントは、水素10kgあたり86kgのCO2を含む低品位石炭から水素を製造するというオーストラリアの提案を示唆しています。 天然ガスの場合、最大20 kgですが、XNUMX年間の地球温暖化係数でCOXNUMXのXNUMX倍も悪いメタン漏れもあります。 自然からの水素の生成には、メタン漏れにほぼ同量のGHGが含まれますが、これは通常、排出量には含まれません。
私たちの意見では、水素の場所がない陸上輸送についての議論を続けます。 Paulは、最初に効率と有効性の議論を引き出します。 ガソリンはおそらく15％が有用なエネルギーになるため効率的ではありませんが、安価で、ガスタンクに簡単に注ぎ、簡単に輸送できるため効果的です。
水素は陸上輸送には効率的でも効果的でもありません。 #hopiumに使用される誤解を招く真実は、それが宇宙で最も一般的な元素であり、その質量に対して優れたエネルギー密度を持っているということです。
私たちが利用できるすべての水素は、化石燃料であろうと水であろうと、他の物質と緊密に化学的に結合しているため、最初の真実は役に立ちません。 それらの絆を断ち切るには多くのエネルギーが必要です。
700番目の真実も役に立ちません。 水素は、最も軽い元素であり、最も軽いガスであるため、10,000気圧、24平方インチあたり75ポンド強に圧縮するか、絶対零度よりXNUMX度高くして液化するかに関係なく、体積によるエネルギー密度が非常に低くなります。 気体としては、メタンの体積でXNUMX分のXNUMX未満のエネルギー密度を持ち、過冷却液体として、体積でのエネルギー密度はXNUMX％しか優れていません。
ポールは、トヨタミライ対テスラモデル3、他の点では同等の車は、5.6キログラムの水素しか運ばないにもかかわらず、ミライがテスラと同じくらいの重さであるという点で例示的であると指摘します。 タンクの重量は数百キログラムです。 標準的な水素シリンダーの重量は65kgで、水素は0.6 kgしか供給されません。これは、炭素繊維で包まれた高価な薄肉アルミニウムタンクで輸送用途が克服しなければならない問題です。 水素貯蔵と燃料電池コンポーネントのスペース要件のため、水素自動車のインテリアとラゲッジルームが少ないことも注目に値します。
ポールは、圧縮によって失われた機械的エネルギーを指摘しています。 彼はかつて、5 kgの水素を700気圧に圧縮するために使用されるエネルギーは、車を500メートル空中に吊るして落下する準備ができている運動ポテンシャルエネルギーと同等であると計算しました。 そのエネルギーは失われます。 代わりに過冷却水素を使用した場合、水素のエネルギーの40％を使用して冷却する必要があります。
詳細の最後の悪魔は熱管理です。 水素は、他の多くのガスとは異なり、膨張するにつれて暖かくなるという点で興味深いガスです。 圧縮空気缶に慣れている人なら誰でも、空気の噴流が冷たく出てくることを知っていますが、同等の水素の噴流は熱くなります。 圧縮水素は液化されていませんが、言い換えれば、自動車にポンプで送られる前にタンク内で冷却する必要があり、これもエネルギーの損失です。
これはすべて、水素自動車は燃料補給が迅速で便利であるという一般的な神話につながります。 現実はトヨタのエントリーによって示されています 24時間エンデューロスーパー耐久シリーズ 日本の静岡県で。 彼らは、水素燃焼エンジンを搭載したレーシングカローラを準備しました。 通常は後部座席があるエリアに24つの巨大なカーボンファイバータンクがありました。 彼らは車に燃料を供給するための機器でいっぱいのXNUMX台のトラクタートレーラーを持ってきました。 車はレースの給油のXNUMX時間のうちXNUMX時間を費やさなければなりませんでした。 非効率的、非効率的、そして驚くべきインフラストラクチャ要件。
パウロが言うように、悪魔は細部に隠れているのではなく、彼に会いたがっている人の目の前で熊手を振っています。
私たちは、水素が長距離輸送に直接関与する可能性があること、または少なくともその分野で競争力がないことを証明していないことについて、一般的に同意することに移ります。 私は最近評価しました マースクのメタノールドライブトレインデュアル燃料船の発表、そして数千トンの燃料を使った40日間の旅は、クラックするのが非常に難しい問題です。 マースクは、XNUMX隻の船のうちのXNUMX隻のXNUMX回の旅行の半分をカバーするのに十分な合成グリーンメタノールを毎年生産できるグリーンメタノール製造施設を提案しました。
ポッドキャストの前半の残りの部分では、航空が私たちの目の前にあります。 ポールと私は、短距離および中距離の航空（基本的にほとんどの大陸の境界内でのすべての航空旅行）がバッテリー式になることに同意します。 水素はこれらの範囲には利点がありません。
そして、長距離航空が別の難しい問題であることに同意します。 私は深く行きました 長距離航空の地球温暖化への貢献 そして最近挑戦しているので、頭の中に懸念がありました。 最初はもちろん二酸化炭素の直接排出の問題でしたが、航空にも飛行機雲と亜酸化窒素の排出の問題があります。
飛行機雲は水蒸気であり、事実上雲です。 特に夜間飛行する高高度の飛行機の高度のために、それらは反射するよりも多くの熱を保持します。 これは、運用を変更し、高度を下げ、夜間の運用を行うことで部分的に管理できるものですが、飛行機が高く、夜間に飛行する経済的理由があり、経済的インセンティブで対処する必要があります。
亜酸化窒素は扱いにくいです。 酸素で燃焼した燃料は、空気から大量の窒素、つまり78％の窒素を含む亜酸化窒素を生成します。 窒素は、N20、亜酸化窒素、または笑気ガスの形で酸素と結合し、CO265の2倍の地球温暖化係数を持ち、大気中に長期間持続します。
亜酸化窒素の別の形態であるNO2または二酸化窒素は、スモッグの化学的前駆体であり、喘息やその他の心臓の肺の問題を引き起こします。 それに続く人々のために、はい、あなたがあなたの家に天然ガスストーブまたは炉を持っているなら、それはまたあなたがそれを持っていないならあなたが検出器を必要とする一酸化炭素と一緒にあなたの家の空気にNO2を入れています。 電化製品が古くなるにつれて、電磁調理器のトップとヒートポンプに電化する理由はなおさらです。
ポールの見解は、長距離航空用の水素には複数の問題があるということです。 30,000つ目は、飛行機がXNUMXフィートまで上昇するにつれて大気圧とバルクの損失が増加するため、飛行機に加圧ガスとして保存できないことです。XNUMXつ目は、冷やしても、灯油よりも体積密度がはるかに低いことです。胴体に保管する必要があります。 三つ目は、燃料電池は十分な電力を出力するためにかさばるので、胴体内にもなければならず、燃料電池は多くの熱を放出します。 つまり、燃料電池の熱に対する冷却と通気の要件が満たされる前であっても、ジェットはかなりの量の乗客と荷物の保管場所を失うか、はるかに大きくて重くなることを意味します。 それはジェット旅行の経済性を問題にします、それは間違いなくそれよりも高価であるべきなので、それはちょうど良いかもしれません。
ただし、これは、水素を直接燃料として使用する場合に使用されるのは水素ジェットエンジンであることを意味します。 また、ジェットエンジンで水素を燃焼させると、大量の水蒸気が生成されるため、同じ飛行機雲と亜酸化窒素が生成されるため、地球温暖化係数が高くなります。 水素は問題のXNUMX分のXNUMXしか処理しません。
ポールと私は、長距離輸送や航空などのサービスが難しい輸送モード用のバイオ燃料が、運用の変更や使用量の削減とともに、リチウムイオンよりもはるかに優れたバッテリーを実現するまで、私たちができる最善の方法である可能性が高いことに同意します。リチウムイオンは鉛蓄電池よりも優れているため、XNUMX世紀かかりました。
しかし、2011年以来、航空用として認定されたバイオ燃料があり、それらは使用されていません。 灯油よりもクレードルから墓場までのCO2排出量がはるかに少ないにもかかわらず、それらはより高価です。 繰り返しになりますが、負の外部性には価格を設定する必要があります。
ポッドキャストの議論の次の半分は、水素が実際に太陽の下にある場所に行きますが、水素は実際には脱炭素化の問題であり、脱炭素化の解決策ではないことを明らかにしています。
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