In het eerste deel van deze serie heb ik de sterk dalende vraag naar waterstof door aardolieraffinage en kunstmest, de grootste vraagbronnen van vandaag, tot 2100 geprojecteerd en uitgelegd. tweede deel, heb ik de vlakke vraagsegmenten verkend en de enige bron van aanzienlijke vraagstijging die ik de komende 20 jaar naar waterstof zie. In deze eindbeoordeling kijk ik naar de grote maar valse hoop op een waterstofeconomie: transport, langdurige opslag en warmte.

Waterstofvraag tot 2100, door auteur.

Transport — 0 oplopend tot 1 (één) miljoen ton H2

Dit is een van de grote verwachtingen van de huidige fossiele brandstofindustrie en een aantal autobedrijven die erin zijn geslaagd hun regeringen in Korea en Japan te veroveren. Er is echter geen noemenswaardige plaats voor waterstof of synthetische brandstoffen die ervan worden gemaakt in het vervoer over land. Elektrificatie is gewoon te gemakkelijk, gangbaar, goedkoop en effectief. Waterstof kan niet concurreren buiten kleine niches zoals vintage voertuigen. Ook voor de korte- en middellangeafstandsvluchten en de korte- en middellangeafstandsvrachtvervoer over water is de weg vrij voor batterij-elektrisch.

Dat laat alleen de langeafstandsvaart en de langeafstandsluchtvaart over als gebieden waar waterstof een rol kan spelen. Mark Z. Jacobson en ik bespraken dit op CleanTech Talk anderhalf jaar geleden. Zijn perspectief was dat om tot een koolstofvrije wereld te komen, waterstof zou moeten worden gebruikt voor de langeafstandsscheepvaart en de luchtvaart.

Zijn perspectief op scheepvaart was dat we zwarte koolstof moesten elimineren, met zijn 100-jarige aardopwarmingsvermogen van 1,055-2,240. Vervolgens heb ik een paar uur gepraat met Hadi Akbari, een doctoraat in de werktuigbouwkunde, die de laatste jaren van zijn fascinerende carrière op twee continenten heeft doorgebracht met het bouwen van scrubbers voor zware zeeschepen. Net zoals deeltjes worden verwijderd uit de uitstoot van kolencentrales, kunnen ze worden verwijderd uit de uitstoot van de zee, en dus zullen biobrandstoffen met hun lagere uitstoot van zwarte koolstof naar mijn mening geschikt zijn voor hun doel. (Opmerking: dit is mijn mening na een gesprek met Hadi en verder onderzoek, niet de uitgesproken mening van Hadi.) Biobrandstoffen gebruiken de natuur voor het grootste deel van het zware werk en zijn de afgelopen tien jaar aanzienlijk vooruitgegaan. Het heeft geen zin om ze te gebruiken voor vervoer over land, ze consumeren geen voedselbronnen meer en er is weinig echte bezorgdheid dat ze concurreren met de landbouw, hoewel er toch veel bezorgdheid wordt geuit.

Over de luchtvaart wijst Jacobson er terecht op dat we emissies moeten oplossen, maar het is een moeilijk probleem, met CO2-emissies, lachgasemissies (alles dat in onze atmosfeer wordt verbrand, combineert de stikstof en zuurstof tot lachgas), en de waterdamp die contrails creëert. In gesprek met Paul Martin, het is duidelijk dat zowel waterstofopslag als brandstofcellen in de romp zouden moeten zijn, waardoor er veel minder ruimte overblijft voor passagiers en bagage of de romp groter zou worden met bijbehorende efficiëntieverliezen, en een zware last van overtollige warmte van de brandstofcellen die maakt ze zeer onwaarschijnlijk. In zijn perspectief zou waterstof in dit model direct in straalmotoren worden verbrand, en dat zou geen stikstofoxiden of waterdamp elimineren en dus condensatiesporen.

Nogmaals, koolstofarme biobrandstoffen zijn hier waarschijnlijk de oplossing. Er bestaan ​​immers al sinds 2011 gecertificeerde versies, terwijl er in de wereld precies nul gecertificeerde waterstofaandrijfvliegtuigen zijn. En contrails vereisen vrij minimale operationele veranderingen, als een gewone CleanTechnica lezer die mijn voeten vasthoudt wees het vuur aan (en bedankt daarvoor, Hazel). Die operationele veranderingen moeten nog steeds worden opgelegd aan de luchtvaartmaatschappijen, maar het is niet zo'n groot probleem als ik aanvankelijk had aangenomen.

Biobrandstoffen worden in sommige gevallen versterkt met wat waterstof, en er zullen altijd randgevallen zijn waarin waterstof aanhoudt, maar mijn prognose voor alle vervoerswijzen, inclusief het gebruik van biobrandstoffen, is nog steeds slechts een toename van effectief 0 ton vandaag tot een miljoen ton per jaar tegen 2100.

Langdurige opslag — 0 oplopend tot 1 (één) miljoen ton

Waterstof wordt ook geprojecteerd als oplossing voor de dunkelflaute, lange sombere periodes met weinig wind of zonneschijn. Het maakt echter alleen deel uit van de ook gelopen categorieën van mijn projecties voor rasteropslag, niet in de drie belangrijkste technologieën.

Projectie van netopslagcapaciteit tot 2060 naar hoofdcategorieën op auteur

Hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) transmissie bestaat al sinds de jaren 1950, maar in 2012 hebben ze eindelijk een belangrijke technische remmer voor het grootschalige gebruik ervan opgelost. Ondanks de aanwezigheid van meerdere netten op continenten die al elektriciteit delen met HVDC-asynchrone verbindingen tussen gesynchroniseerde hoogspannings-alternatieve stroomnetten (HVAC), ondanks enorme lopende, geplande en voorgestelde HVDC-bouwprojecten, ondanks dat elektriciteit tegenwoordig al over lange afstanden wordt getransporteerd met veel meer lossy HVAC, veel mensen lijken te denken dat elektriciteit niet zal worden overgedragen van hernieuwbare energiebronnen tussen tegenovergestelde uiteinden van continenten en zelfs tussen continenten.

Elektriciteit stroomt al van Afrika naar Europa over de Bosporus. Dat uitbreiden met grote HVDC-leidingen van zonne-installaties en windparken in Noord-Afrika is triviaal, net zoals het eenvoudig is om meer HVDC-leidingen te krijgen om de blokkade van offshore wind uit de Noordzee naar de bevolkingscentra van Europa te vergemakkelijken.

Hernieuwbare energiebronnen zijn goedkoop om te bouwen, en net als bij elke andere vorm van elektriciteitsopwekking, behalve nucleair, zullen ze een deel van het jaar overbebouwd zijn en onder hun capaciteit draaien.

Strategieën voor vraagbeheer versus V2g-projectie door auteur

En de opkomst van massale elektrificatie vergroot het vermogen om te doen vraagbeheer op veel grotere schaal.

De aanname van de noodzaak van langdurige opslag veronderstelt nauwe geografische grenzen, een archaïsch concept van energieonafhankelijkheid in een wereld van mondiale handel en actief vijandige buren. Liebreich en ik zijn dit gesprek online begonnen, waarbij zijn openingssalvo de vraag was of Japan ooit de voorgestelde HVDC-koppelingen met China zou accepteren, waarop ik reageer nu China al 20% van de jaarlijkse Japanse handel uitmaakt, dus waarom is elektriciteit anders ?

Duitsland zal waarschijnlijk de enige uitschieter zijn in deze ruimte. Ze hebben ondergrondse zoutafzettingen die ze in grotten kunnen veranderen, ze hebben ook een vreemde liefdesrelatie met waterstof, en dat dunkelflaute een Duits woord is, is geen toeval. Als iemand een aanzienlijke waterstofopslag bouwt, zijn zij het waarschijnlijk.

Als gevolg hiervan stijgt mijn prognose voor de wereldwijde vraag naar waterstof voor elektriciteitsopslag van feitelijk nul ton vandaag tot een miljoen ton in 2100. Iemand zal het geld verspillen, maar heel weinig.

Verwarming — 0 ton oplopend tot … 0 (nul) ton

En tot slot, verwarming, de geliefde hoop van aardgasbedrijven over de hele wereld, die allemaal hard lobbyen om regeringen te overtuigen om hen waterstof naar huizen en gebouwen te laten vervoeren om aardgas te vervangen, en om hen in staat te stellen kleine hoeveelheden waterstof te injecteren in bestaande natuurlijke gasleidingen om emissiereducties van bijna nul te produceren.

Er zijn tegenwoordig geen gecertificeerde waterstofhuisovens of -kachels. Het bestaande aardgasdistributienet zou volledig moeten worden vervangen om waterstof te kunnen verwerken. De huidige uitdagingen met lekkend aardgas zouden enorm worden vermenigvuldigd door waterstof te lekken vanwege de kleine omvang van het molecuul. SGN in Schotland probeert te retrofitten 300 woningen in Fife met waterstoftoestellen gratis, een van de vele inspanningen die over de hele wereld worden gedaan door nutsbedrijven waarvan het leven snel eindigt.

Nee, wat er zal gebeuren is dat al die infrastructuur voor aardgasdistributie in elektrische minimolens zal worden geschoven om staal te maken voor nuttige dingen, en de wereld zal worden omgezet in warmtepompen en inductiekookplaten.

Mijn prognose voor de wereldwijde vraag naar waterstof voor verwarming is vandaag in feite nul ton en blijft tot 2100 zo ver onder een miljoen ton dat het naar beneden wordt afgerond op nul.

En dat is dus de projectie. Het is natuurlijk gebrekkig, maar naar mijn mening niet dodelijk. Het is mijn eerste iteratie van de projectie, en het heeft me weerstaan ​​om 4,000 woorden te schrijven in drie artikelen waarin het wordt uitgelegd, dus dat is het. Maar zoals met mijn projecties op rasteropslag en voertuig-naar-raster, Ik bied het aan om een ​​nuttige discussie op gang te brengen over wat de wereld zal worden, en verwelkom uitdagingen ervoor.

De vraag naar waterstof is tegenwoordig tweederde voor aardolieraffinage en de productie van kunstmest. Beide toepassingen zullen de komende decennia snel afnemen. Het enige groeigebied, staal, zal ze naar mijn mening niet vervangen. Groene waterstof hoeft slechts de bruikbare tweederde van de vraag naar waterstof die we vandaag zien te vervangen en tegen 75 te groeien tot 2021% van de vraag in 2100 om aan alle behoeften te voldoen.

Waardeer je de originaliteit van CleanTechnica? Overweeg om een CleanTechnica-lid, ondersteuner, technicus of ambassadeur - of een beschermheer op Patreon.

PlatoAi. Web3 opnieuw uitgevonden. Gegevensintelligentie versterkt.
Klik hier om toegang te krijgen.

Bron: https://cleantechnica.com/2021/09/19/hydrogen-demand-and-now-the-contentious-disappointments/