چرا تولید هیدروژن سبز با انتشار صفر اینقدر چالش برانگیز است؟

همانطور که رنگ های رنگین کمان هیدروژنی شروع به محو شدن می کنند، انتخاب بین سبز و آبی ساده نخواهد بود. با این حال، هیدروژن سبز به نظر برنده است. هیدروژن سبز که از آب با استفاده از الکترولایزرهای انرژی تجدید پذیر ساخته شده است، پتانسیل هیدروژن بدون انتشار را ارائه می دهد. امروزه گران است، اما نوآوری و افزایش مقیاس باید آن را تا اوایل دهه 2030 به یک منبع انرژی رقابتی تبدیل کند.

از آنجایی که هیدروژن قهوه ای از زغال سنگ و هیدروژن خاکستری و آبی از گاز طبیعی با CO2 آزاد شده ایجاد می شود، تصور رایج این است که رنگ سبز بر نقشه رنگی عرضه هیدروژن آینده تسلط خواهد داشت و کف را بر روی هزینه ها و شدت کربن پاک می کند.

اما آیا بریده و خشک می شود؟ گزارش اخیر Wood Mackenzie – Over the Rainbow: چرا درک کامل شدت کربن زنجیره ارزش بر رنگ هیدروژن غلبه می کند – چهار عامل را شناسایی کرد که ظهور هیدروژن سبز را پیچیده می کند که توسعه دهندگان و خریداران بالقوه باید از آن آگاه باشند.

1. سایه هایی از هیدروژن سبز وجود دارد

اولاً، هیدروژن سبز واقعی دارای شدت کربن بسیار کم است، معمولاً بین صفر تا 0.5 کیلوگرم CO2eq/kgH2. این 20 برابر کمتر از آبی، 50 برابر کمتر از خاکستری و 100 برابر کمتر از قهوه ای است. اما این تنها در صورتی است که هیدروژن سبز با استفاده از انرژی تجدیدپذیر تولید شود – و تنوع خورشیدی و باد به شدت استفاده از الکترولیز را کاهش می دهد و هزینه ها را افزایش می دهد.

راه حل 24/7 این است که الکترولیز را به شبکه محلی در طول زمان خاموشی انرژی های تجدیدپذیر وصل کنید تا استفاده از الکترولیز را به حداکثر برسانید. مشکل در همین جاست بیشتر شبکه‌ها فاصله زیادی با انتشار صفر دارند، بنابراین استفاده از برق شبکه باعث افزایش شدت کربن هیدروژن سبز تولید شده می‌شود. بر اساس محاسبات ما، هیدروژن الکترولیتی تولید شده از 100٪ برق شبکه می تواند حتی شدت کربن بالاتری نسبت به هیدروژن قهوه ای داشته باشد.

فناوری الکترولایزر نیز اهمیت دارد. چین بر ظرفیت تولید جهانی تسلط دارد، اما الکترولیزهای قلیایی مورد علاقه آن به یک بار الکتریکی مداوم نیاز دارند تا در محدوده ایمنی باقی بمانند، که به ناچار منجر به انتشار بیشتر می شود.

فناوری غشای تبادل پروتون (PEM) که مورد علاقه سازندگان تجهیزات اصلی غربی (OEMs) است، به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا تولید هیدروژن را به تولید انرژی های تجدیدپذیر منعکس کنند. نگرانی این است که ما در نهایت با یک بازار جهانی دو سطحی مواجه می شویم، زیرا تولیدکنندگان OEM چینی الکترولیزهای قلیایی ارزان قیمت را برای به دست آوردن سهم بازار در کشورهایی با قوانین سختگیرانه کمتر در مورد آلاینده ها فشار می دهند.

2. در دسترس بودن PPA می تواند برای توسعه دهندگان هیدروژن سبز محدود باشد

دوم، سیاست‌گذاران در تلاشند تا قوانین و مشوق‌هایی را وضع کنند تا تأیید کنند که یک مولکول هیدروژن سبز که وارد بازار می‌شود همان کاری را که می‌گوید انجام می‌دهد. اتحادیه اروپا محدودیت های سختی را برای استفاده از الکترولیزهای متصل به شبکه تعیین کرده است.

در ایالات متحده، قوانین مربوط به استفاده از برق شبکه و انرژی های تجدیدپذیر برای الکترولیزها، که واجد شرایط بودن اعتبار مالیاتی را تعیین می کند، بر اساس شدت کربن است. سایر بازارها – از جمله ژاپن، استرالیا و هند – عقب هستند.

گزینه واضح در هر بازاری این است که توسعه‌دهنده 100% برق سبز را از طریق قراردادهای خرید برق (PPA) خریداری کند. با این حال، توسعه دهندگان متوجه می شوند که PPA در مقیاس و مدت زمان مورد نیاز، امروزه در اکثر بازارهای برق در دسترس نیستند.

3. انتشارات ناشی از حمل و نقل و پردازش هیدروژن باید در نظر گرفته شود

سوم، انتشار گازهای گلخانه ای از هیدروژن سبز به فرآیند تولید محدود نمی شود. عرضه هیدروژن آینده که در سطح جهانی معامله می شود، در کشورهای غنی از انرژی های تجدیدپذیر مانند عربستان سعودی و استرالیا تولید می شود و سپس به مراکز تقاضای بزرگ اروپا و آسیای شمالی صادر می شود. هنگامی که تبدیل، فشرده سازی، انتقال و تبدیل مجدد هیدروژن در معادله لحاظ شود، شدت انتشار تبدیل به یک بازی توپ کاملاً جدید می شود.

برای حمل هیدروژن که چگالی پایینی دارد از طریق دریا، باید آن را فشرده یا مایع کرد یا به مشتقاتی مانند آمونیاک یا متانول تبدیل کرد که در حال حاضر محموله های رایج در تجارت دریایی هستند. تجزیه و تحلیل ما نشان می دهد که سنتز آمونیاک، حمل و نقل و کراکینگ 20 تا 25 درصد دیگر به شدت انتشار بیشتر هیدروژن سبز و آبی برای صادرات اضافه می کند.

4. معیارهای شدت کربن می تواند به این معنی باشد که زمان غلبه بر رنگین کمان هیدروژنی فرا رسیده است.

چهارم، قوانین پیرامون شدت کربن شبکه‌ها و زنجیره ارزش حمل‌ونقل، آب‌ها را گل‌آلود می‌کند که چه چیزی کمترین هیدروژن کربن فشرده را تشکیل می‌دهد. شرط مطمئن 100٪ هیدروژن سبز با انرژی تجدیدپذیر است که کمتر از سقف شدت اتحادیه اروپا یعنی 3.4 کیلوگرم CO2eq/kgH2 است. اگرچه این معیار فراتر از اکثر توسعه دهندگان است و تنها نروژ غنی از منابع آبی می تواند 100٪ انرژی های تجدیدپذیر را در مقیاس تضمین کند.

اکثر پروژه‌های هیدروژن سبز در خاورمیانه، ایالات متحده و استرالیا احتمالاً باید از شبکه محلی برای حداقل مقداری برق استفاده کنند. با در نظر گرفتن آمونیاک و حمل و نقل، این پروژه های هیدروژن سبز نه تنها از آستانه اتحادیه اروپا فراتر می روند، بلکه می توانند به طور بالقوه دارای شدت کربن مشابه یا بالاتر از پروژه های هیدروژن آبی در همان کشور باشند.

هیدروژن الکترولیتی پتانسیل تامین انرژی واقعا سبز را ارائه می دهد. اما همانطور که گزارش ما نشان می دهد، راه رسیدن به انتشار صفر برای صنعت در حال رشد هیدروژن سبز طولانی و پر از دست انداز خواهد بود. تلاش برای به حداقل رساندن شدت کربن از طریق زنجیره ارزش بر هزینه ها و واجد شرایط بودن برای یارانه ها تأثیر می گذارد. افزایش دسترسی به انرژی تجدیدپذیر از طریق PPA سبز باید نقطه شروع باشد.