Илон Маск төмен көміртекті энергияны сақтау үшін сутегін пайдаланудан бас тартуы дұрыс па әлде бұрыс па?

Контекст қазбалы энергиядан жаңартылатын көздерге өтуде. Оның негізгі аспектілерінің бірі бензин немесе дизельді көліктер арқылы тасымалдау және оның батареялармен немесе сутегімен жұмыс істейтін электр қозғалтқыштарына көшу. Қазба отын өнеркәсібі тұрақты тасымалдаудың тиімділігі мен құнына алаңдауы керек, өйткені бұл мұнай өндірудің төмендеуіне және мүмкін мұнай-газ саласының өзіне әсер ететін ауысу жылдамдығын анықтайды.

Илон Маск батареяларды біледі. Ол оларды құрастырады: бір кітапта жеңіл және жүк көліктерін жылжыту үшін, екінші жағында жүздеген үйлер мен коммерциялық кәсіпорындар үшін электр қуатын сақтайтын және тұрақтандыратын желілік бегемоттарға.

Өткен аптада, 12 мамыр, 2022 ж. - деді Мусь сутегі «энергияны сақтау үшін мен елестете алатын ең ақымақ нәрсе». Бұл бірінші рет емес, өйткені Маск өткен жылдары осындай жағымсыз пікірлер айтқан болатын. Бірнеше жыл бұрын Маск журналистерге сутегі отын жасушаларының «өте ақымақ» екенін айтты.

Сутегі сақтау туралы мылқау түсініктеме кең таралған мәлімдеме болды. Маск электр энергиясын желілік жинақтау туралы айтты ма? Немесе электр көліктерінде сақтау үшін - жүк көліктері мен автобустар сияқты EV? Әлде екеуі де?

Сутегі энергиясын қолдануды және оның батареяларға қарағанда электр энергиясын сақтаудағы рөлін тереңірек қарастырайық.

Сутекті торлы жинақтау.

Бір қарағанда, Маск электр қуатын желілік масштабта сақтау туралы айтқан сияқты, өйткені ол сутегі сақтау үшін қажет болатын сұйық немесе газ тәрізді сутегі отынының үлкен цистерналары туралы айтты. Тағы бір есеп мұны қолдайды.

Бірақ Tesla-ның үлкен батареяларын ұмытпаңыз
TSLA
тор масштабындағы құрылыстар да үлкен. Сол кезде, әлемдегі ең үлкен үлкен батарея Тесла 2017 жылы Австралияның Хорнсдейл қаласында 100 мега ватт (МВт) электр қуатын сақтау үшін салған. 2020 жылы ол 150 МВт-қа дейін жаңартылды.

Батарея Оңтүстік Австралияда көміртексіз дерлік электр энергиясын өндіретін жел электр станцияларының қуатын сақтайды және тұрақтандырады. Батарея 8,000 мың үйді 24 сағат немесе 30,000 мыңнан астам үйді бір сағат бойы қуаттай алады.

Бірақ Маск автокөліктер мен жүк көліктеріндегі қуат көзі ретінде сутегі туралы айтқан болуы мүмкін ...

Автокөлік және жүк көліктері үшін сутегі энергиясы.

Электрлік көліктер үшін ең көп тараған қуат көзі батареяларда сақталған электр энергиясы болып табылады.

Бірақ электр энергиясын химиялық отын ұяшығынан алуға болады, онда сутегі электр және су өндіру үшін батарея тәрізді ұяшықтағы оттегімен әрекеттеседі. Жанармай жасушаларының көптеген түрлері бар. Бірақ сутегі тұтанғыш және өрт немесе жарылыс тудыруы мүмкін. Отын ұяшығы қауіпті болуы мүмкін, әсіресе EV апатқа ұшыраса.

Сутегі отын ұяшықтарының белгілі бір артықшылықтары бар: (1) литий-ионды аккумуляторларға қарағанда энергияны сақтау тығыздығы әлдеқайда жоғары, (2) үлкен қозғалыс ауқымы, (3) жеңілірек және аз орын алады және (4) қайта зарядтау уақыты әлдеқайда қысқа.

Твиттердегі таң қалдыратын түсініктемеде ағымдағы жылдың 1 сәуірінде, Маск хабарлады ол сутегі отын элементтерін пайдаланатын Tesla автомобильдерін таныстыратынын айтты. Бұл сәуір күлкісінің ақылды қалжыңы сияқты.

EV батареяларының сутегі отын элементтеріне қарсы маңызды артықшылықтары мен кемшіліктері құжатталған. Міне, қорытынды:

«Қазіргі заманғы автокөлік аккумуляторы литий-ионның әрбір килограммы үшін 250 ватт-сағат энергия сақтай алады. Ал бір килограмм сутегінің килограммына 33,200 100 ватт-сағаты бар. Жоқ, бұл қате емес. Иә, сутегі литий-ионды батареядан XNUMX еседен астам энергия тығыз».

«Аккумулятормен жұмыс істейтін электр көліктері керемет тиімді. Модельге байланысты олар 70-80% шамасында тиімділікпен мақтана алады. Салыстыру үшін, сутегі отын ұяшығымен жұмыс істейтін электр көлігі (FCEV) оң нәтиже береді, жалпы тиімділігі шамамен 30-35% құрайды… Электр энергиясын тек сутегіге қайта айналдыру үшін ғана түрлендіру ешқашан болмайды. батареяны тікелей қоректендіру сияқты тиімді».

Осы есеп бойынша, жанармай құю уақыты азырақ сутегі отын элементтерін үнемдейді. Қазіргі зарядтау станцияларына 6 миль қашықтықтағы батареямен басқарылатын жартылай тіркемеге жанармай құю үшін шамамен 500 сағат қажет. Бірақ Toyota мен Kenworth-та 15 минутта жанармай құюға болатын сутегі жартылай тіркемелері бар. Бұл нөлдік көміртекті ұзақ қашықтыққа жүк тасымалдауға арналған ойынды өзгертуші.

Hyzon компаниясының сутегі жүк көліктері.

Литий-ионды аккумуляторлар жолаушыларға және басқа да жеңіл салмақты электр машиналарына арналған коммерциялық нарық болса да, сутегі қуаты жеңілірек қозғалтқыш жүйесі бар ұзақ қашықтыққа тасымалдау үшін сыналуда.

Hyzon Motors — Нью-Йорк штатының Рочестер қаласындағы компания отын элементтерін дамытады және жүк көліктерін жасайды. 20 жыл бойы зерттеу жүргізгеннен кейін Hyzon әлемдегі ең жоғары қуатқа ие, салмағы шамамен жартысына жеңіл және екі есе арзанырақ отын ұяшықтары дестелерін ойлап тапты.

Пилоттық жүк көліктері осы жылы, 2022 жылға қарай жолға шығады деп күтілуде. Ең кішкентай жүк көлігі үшін 5 сутегі цилиндрін бір сөреде сақтауға болады. Екінші нұсқа ұзақ сапарлар үшін 10 сутегі цилиндрін ұстауға арналған.

Сутегі отынының басқа қажеттіліктері.

Қазбалық энергиядан қалпына келтірілетін көздерге көшу кезінде жасыл электр энергиясын пайдалану үшін оңай электрлендірілмейтін, жойылуы қиын секторлар бар.

Сондай-ақ ұзақ қашықтыққа тасымалданатын жүк көліктері, ұшақтар мен кемелер батареяларды тасымалдауға тым үлкен немесе тым ауыр болатын жағдайлар болып табылады. Сутегі дизельдік отынның немесе бензиннің килограммына шамамен үш есе көп энергияны қамтиды.

Өнеркәсіптік көмірмен жұмыс істейтін пештер жасыл электрмен жылыту үшін тым ыстық немесе тым қымбат. Көмірдің, мұнайдың немесе табиғи газдың орнына сутегі домна пештерінде қажет үлкен жылуды қамтамасыз ету үшін отын ретінде жұмыс істей алады. жасыл болат жасау. Швед болат өндіретін SSAB AB компаниясы Volvo Cars компаниясымен бірігіп, қазбасыз болат жасауда. Volvo концепті автомобильде жасыл болатты сынап, қолданатын алғашқы автокомпания болады. Жасыл болатты коммерциялық өндіру 2026 жылы басталады деп жоспарлануда.

Жасыл және көк сутегі.

Жасыл сутегі судың электролизі арқылы жасалады, бірақ бұл тиімсіз. Маск бойынша, талап етілетін энергия мөлшері – ең дұрысы жасыл болуы керек электр және сутекті сығымдау және сұйылту үшін энергия — таң қалдырады.

Көк сутегі - метан газынан жасалған балама түрі. Бүгінгі таңда өндірілетін сутегінің 99% -ы көк сутегі, өйткені ол жасыл сутегінен әлдеқайда арзан. Бірақ бұл отын немесе энергияны сақтауға арналған көміртегісіз шешім ретінде ұсынылған кезде жалған пікір.

Метан газы көк сутегін алу процесінде шикізат ретінде пайдаланылады. Метан газды немесе мұнай ұңғымаларын бұрғылау және бөлшектеу нәтижесінде пайда болады, мұнда газды жағу және ұңғымалар мен құбырлардағы метанның ағуы жаһандық жылынуға айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Сонымен, энергиядан көміртегі жоқ сутегін алу үшін бір газдалған қазба энергиясы пайдаланылады.

Бірақ бұл көміртексіз емес, өйткені метанның химиялық ыдырауы сутегі мен қос өнімге, СО2-ге әкеледі, оның өзі кәдеге жаратылуы керек негізгі парниктік газ (ПГ) болып табылады.

Осы екі негативтің арасында тек су шығару үшін жанып тұрған көміртегі жоқ отын жатыр. Процесті жақсартудың бір жолы, мысалы, полигондар немесе сиыр көңі сияқты биогаз көздерінен метан шикізатын алу.

Сутегі портативті.

Халықаралық энергетика агенттігі (ХЭА) тағы бір артықшылығын көрсетті сутегі қоймасы. Ол сұйықтық сияқты жинақы және ұзақ қашықтыққа абайлап тасымалдана алады. Мысалы, Австралия сияқты күн және жел энергиясының жаңартылатын көздері бар елдер электролиз арқылы сутегін өндіріп, оны Оңтүстік-Шығыс Азиядағы энергия тапшылығы бар қалаларға танкермен тасымалдай алады.

Нью-Мексикодағы сутегі өндірісі

BayoTech - бұл компания шын мәнінде сутегі отын шығарады Нью-Мексикода. BayoGas хабы сутегін химиялық өндірушілер мен мұнай өңдеу зауыттарына жеткізетін ірі орталықтандырылған зауыттарға қарағанда сутегіні арзанырақ ететін және көміртегі ізі азырақ ететін кішірек және тиімдірек генераторға шағымданады.

Шикізат таза табиғи газ немесе көміртегі теріс сутегін құра алатын басқа жаңартылатын биогаз көздері болуы мүмкін.

2022 жылы АҚШ-та желіні Ұлыбританияда және бүкіл әлемде кеңейту жоспарлары бар үш сутегі хабы орналастырылады. BayoTech желісіндегі сутегі тораптарының әрқайсысы күніне 1-5 тонна сутегін шығарады. Сутегі жергілікті жерде газ баллондары бар жоғары қысымды көлік тіркемелерінде жеткізіледі.

Жаппай транзиттік жоспарлары үшін Иллинойс штатындағы Шампейн-Урбана қаласында гибридті және сутегі отын ұяшықты электр автобустарының өсіп келе жатқан паркі бар. Қала 2021 жылы сутегі отынымен жұмыс істейтін екі автобусты орналастырды.

Жұмыс орнындағы сутегі генераторы аяқталмай тұрып. BayoTech қамтамасыз ету үшін шақырылды портативті сутегі қызметкерлер автобустарды сынау үшін жанармай жасушаларын зарядтаған жоғары қысымды жүк көліктерінде.

BayoTech мәліметтері бойынша, сутегі отынының ұяшықтары бар автобустар әдеттегі дизельді автобустар сияқты жұмыс істейді, бірақ парниктік газ шығарындылары нөлдік құбырлар. Батареямен жұмыс істейтін электр қозғалтқыштарының артықшылықтарына 300 миль қашықтықты, жанармай құю уақыты бар болғаны 10 минутты және 100 автобусты сыйдыра алатын жанармай құю станцияларын қамтиды.

Бір қызығы, 8 жылғы Инфрақұрылым туралы заңда таза құрылысты құру үшін үлкен ақша бөлігі - 2021 миллиард доллар бөлінген. сутегі түйіндері, олардың кем дегенде төртеуі АҚШ бойынша.

BP-нің Тиссайдтағы сутегі көрінісі, Ұлыбритания.

2020 жылы bp өзінің Energy Outlook 2020 бағдарламасында жинақталған интеграцияланған компания ретінде өзін қайта ойлап тапты.

Олардың жаңартылатын ең соңғы кәсіпорны - Англияның солтүстік-шығыс жағалауындағы өнеркәсіптік орталыққа сілтеме жасайтын Teesside сутегі.

The көру Тиссайдқа арналған авиацияда, кеме қатынасында және ауыр жүк көліктерінде – аккумулятор қуатын пайдалану қиын болатын барлық салаларда тасымалдаудың негізгі сутегі орталығына айналу. Бірақ бұл концепция цемент пен болат құю сияқты қиын өндірістерге арналған қуатты да қамтиды.

Бастапқы жоспар, H2Teesside деп аталады, генерациялау керек болды көк сутегі метанның ыдырауы арқылы, CH4, ал CO2 қос өнімі CCS деп аталатын процесс арқылы мұхит астына түсіп, көміледі.

Жақында HyGreen қосындысы суды электролиздейді жасыл сутегі және оттегі. Бұл электролиз және таза электр қуатының құнына байланысты қымбатырақ.

Bp бар келісімге қол қойды Даймен
DAI
mler Truck Ұлыбританияда отын ұяшықтары бар сутегі жүк көліктеріне қажетті инфрақұрылымды бастау үшін.

Bp компаниясының Teesside жобалары Ұлыбритания үкіметінің мақсаттарымен байланысты. HyGreen және H2Teesside бірігіп, 1.5 ГВт сутегі өндірісін өндіріп, 30 жылға қарай үкіметтің 5 ГВт жоспарының 2030% жеткізе алады.

Алып кетулер.

Көк сутегінің пайдасын төмендететін және оны көміртегі ізімен қалдыратын екі үлкен теріс жағы бар. Жасыл сутегі қазір тым қымбат.

Сәйкес Rystad Energy, қазір қымбат болып тұрған сутегі отынының қолжетімді және жасыл саласы тым кеш болады. 2050 жылға қарай жаһандық энергияның тек 7%-ы авиациялық, кеме қатынасы, металл және химия зауыттарын жанар-жағармаймен қамтамасыз ететін салаға қызмет көрсету үшін сутегі болады.

Ристадтың сутегінің болашағы туралы шектеулі болжамдарына және Илон Масктың сутекті энергия сақтау орны ретінде айыптауына қарамастан, сутегі энергияны сақтауда белсенді рөл атқаратын сияқты.

Шағын және ауқымды сутегі жобалары жоспарлау сатысында немесе қазірдің өзінде жұмыс істеп тұр және одан әрі инновациялар төмен көміртекті болашақтың тауашалық құрамдас бөлігі ретінде сутегінің құндылығын арттырады.