私たちは水素に焦点を合わせていますか?



私たちは水素に焦点を合わせていますか?

ブルー水素がためジュゼッペツォッリーノで2040の前に分析を成熟されることはありません緑の道、および競争力をリードRivistaエネルギア

少し貢献したいと思いますが、脱炭素化の決定要因として、ヨーロッパでもその美徳が再び流行している水素の問題に役立つことを願っています。私たちの国では、外部の目的を急いで追求することは、過去に非常に高価な評価エラーを引き起こしましたが、産業構造や一般的な成長に大きな痕跡を残すことなく、用語ととりわけ質問のタイミングを明確にすることが重要だと思います。 。そして、劇的な状況を考えると、今日の水素の見通しが提供できる産業開発の機会を最大限に活用しないことは、本当に許されないでしょう。

まず、専門家の読者は気分を害してはならない、水素(H2)だけでは本質的に非常にまれであると言うことから始めましょう。代わりに、それは、それを分離するのが容易ではない有機物と、それからより容易に(いわば)分離することができるメタン(CH4)または水(H2O)などの無機物の両方の化合物の形で非常に豊富です。言い換えれば、水素を生成する必要があり、生成には、それを使用して取得できる量よりも多くのエネルギーが必要です。

水素は、化学薬品から製油所まで、多くの産業部門で数十年にわたって使用されてきました。IRENAによると、2019年の世界の消費量は1億1500万トンでした。しかし、これはニュースではありません。ほぼ周期的にファッションに戻るその魅力は、他の何か、つまりエネルギーベクトルとしての使用に関係しています。

50年にわたる議論

そして、サイクルについて言えば、Cesare Marchettiが思い浮かびます。これは、一般の人々にはほとんど知られていない、華麗で折衷的なイタリアの物理学者であり、エネルギー源と技術の置き換えにおける特徴的な「期間」を特定する興味深いモデルの著者です。 1969年(半世紀前)、欧州委員会の合同研究センター(50年前に水素を正しく扱っていた)が主催した直接水素生産に関する円卓会議で、彼は次のように論じた。「私が見つけたのは単純で印象的です。水素は、水素が先進社会の唯一の主要なエネルギー源であるという意味で、実質的にすべてを作ることができます。

彼は実際に、核エネルギーを使用して水から水素を得ることができると想像しました。その後、工業国では、ほとんど費用がかからないという見通しで広がり始めました(Marchetti:水素と核エネルギー、Journal of the British Nuclearエネルギー協会、1974)。

今日、再生可能電力が原子力発電に取って代わっていますが、当時の原子力発電とは異なり、再生可能電力のコストは地球上の場所によって大きく異なりますが、期待と熱意は同じように見え、さらに伝染性があります。そしてそれとともに、これから見ていくように、水素を生成するコスト。

その後、リフキンの多くの「ビジョン」の1つ(水素経済:世界的なエネルギーウェブの作成と地球上の電力の再分配、2002年)のおかげで、新しい千年紀の初めに関心が戻ってきました。

その後、欧州委員会が欧州の水素および燃料電池技術プラットフォームを立ち上げ、その後、6日、7日、8日(Horizo​​n 2020)に、数多くの研究プロジェクトを功績のある形で推進してきた燃料電池および水素共同事業に統合されました。 )フレームワークプログラム。今日まで。

今年の7月、委員会は「気候に中立なヨーロッパのための水素戦略」というコミュニケーションを発表しました。関係するさまざまなテクノロジーの状態と、現在から2050年までの(視点に応じて)望ましいまたは予見可能なさらなる開発に関する情報が満載のドキュメント。ただし、十分に投資され、努力が最終的に報われることを条件とします。

今日および今後30年間の水素

今日、世界の産業プロセスで使用される水素の96%は化石燃料から生産されています。特に、メタン蒸気改質による全体の約50%(75-80%の効率)。ただし、このプロセスではCO2(水素1kgあたり9kg)が放出されるため、脱炭素化の目的に適合しません。このようにして生成された水素は、従来、「灰色」と呼ばれていました。

今日の水素のわずか4%は水の電気分解によるものですが、多くのシナリオでは、長期的には電気分解による水素に大きな可能性があるとされています(> 2040)。第一に、再生可能電力の季節的蓄積の一形態として、需要を超えて発電されたときに生成および貯蔵された水素は、発電時に燃料電池によって発電するために使用されます。再生可能は、需要に関してデフォルトです。

しかし、発電以外の用途、特に一部の工業生産や、電化が困難な一部の種類の輸送にも使用できます。実際、電気が再生可能なソースから生成される場合、水素はCO2排出なしで生成されます。この場合、従来、「グリーン」水素と呼ばれます。

現在、電解槽は主に3つの技術に基づいています。

1)アルカリ性のものは、ほとんど可変電力で動作する必要があり、水ではなくアルカリ性溶液を使用します。3つのうちで最も安価であり、現時点で最も普及しています。

2)ポリマー製品(PEM)はよりコンパクトで、急速に変化する電力で動作でき(プログラム不可能な再生可能電源からの電源供給の場合のように)、電解液として単純な水を使用し、圧力下で高純度の水素を生成します。アルカリ性よりも高価ですが、見通しは広いです。

3)固体酸化物(SOEC)を備えたものは、可変電力で電力を供給されることに加えて、可逆的であるため、有望です。つまり、電解槽と燃料セルの両方として機能し、PEMよりも効率が高く、コストもはるかに高くなります。

ヨーロッパの戦略は、PEMおよびSOECテクノロジーを開発することを目的としています。これは、可変電力、特に風力および太陽光発電を水素に変換するのに適した柔軟性があるためです。

可変再生可能電源からの電力の季節的貯蔵にグリーン水素を使用することの経済的利便性の評価では、電力システムの全体的な管理と最適化に多くの要因が関与しますが、直接使用の競争力は厳密に生産コスト。これについては後で説明します。

当然、回避されたCO2のコストは、アカウントに内在化する必要があります。つまり、グリーン水素の1 MWh(30kgまたは360m3)の生産コストとメタンガスの1 MWh(72kgまたは114m3)の価格を比較することは正しくありません。 。

水素は「青」にすることもできます。これは、メタンの蒸気改質によって得られたものを識別する方法ですが、プロセスで生成されたCO2をキャプチャし、自然の貯水池、たとえば、枯渇した貯水池または使用されたメタンが抽出されたのと同じ貯水池、または別の性質の貯水池(生理食塩水帯水層など)。

地下に隔離されるのではなく、捕捉されたCO2も再利用できます。これについては、ここでは説明しません。このようにして、90%の脱炭素水素を生成することが可能になりました。これはすでにいくつかのプラントで使用されているプロセスです(2019年6月に発行されたIEAレポート「水素の未来」によると、これらは年間約50万トンの水素を生成します)。

CO2の捕捉と隔離の技術は実際に利用可能であり、世界のさまざまな地域で長年にわたって開発されてきました。捕捉されたCO2のトン当たりのコストは、それらを発電部門のアプリケーションに対して競争力のないものにしますが、これはプロセスが十分にテストされていないことを意味するものではありません。

たとえば、ノルウェーのEquinorは、北海のSleipnerフィールドから抽出したメタン中の溶解CO2をアミン(法定限度を超える量)で20年以上分離し、圧縮して水中砂岩層に注入してきました。 。 1990年代後半のプラントの開始から今日まで、約2,000万トンのCO2が、監視されている大気への放出なしにSleipnerに貯蔵されました。

ブルー水素の技術は、プロセスの多くの側面で改善できます。たとえば、大気中に放出されたCO2の量(約10%)と残留メタン漏れの両方をさらに削減する必要があります。 、CO2よりはるかに悪い温室ガス。

欧州の戦略についてお話しました。水素は、経済の一部の産業プロセスやセクターの脱炭素化に不可欠なツールであり、可能な限り迅速に普及すると考えています。委員会は、水素に焦点を当てる正当な理由が数十年前から重要な結果なしに知られていることを認識していますが、それにもかかわらず、その真の広範な拡散の条件がついに整ったと信じています。

これらは、一部は再生可能電力の生成コストの異常な削減などの客観的な条件であり、一部は電解槽、特に大型のものの設備投資の予想される削減などの予測の一部です。今日の約900€/ kWeから2030年までに450€/ kWeまで(前述のIEAレポートよりもわずかに楽観的な予測であり、550€/ kWeを示しています)、2040年以降は180€/ kWeまで低下します。

したがって、この戦略では、「成熟度」が異なる3つの期間(2020〜2025、2025-2030、2030〜2050)が提供されます。委員会の見解では、第3フェーズ、つまり2040年以降にのみ、グリーン水素が完全に成熟し、競争力を持つようになるはずです。ただし、この段階的なプロセスに沿って、水素は、供給側と需要側の両方で技術を進歩させることができる、EUと加盟国のリソースによって資金提供されたパイロットプロジェクトを通じて、徐々に市場に浸透するはずです。

さらに、短期および中期的には(委員会は書いています)、他の形態の低炭素水素(青色水素)が必要です。したがって、ヨーロッパの戦略は間違いなく、今後30年間で緑色の水素が大量に拡散する条件を作り出すことを目的としており、明らかに青色に起因します。これは、水素の需要の増加を生み出す先駆者の役割であるためです。 、グリーンのものが競争力を持つようになるのを待っています。このため、ブルー水素(委員会を推奨)は、この移行フェーズで必要なサポートを提供する必要がありますが、これが取り残された資産につながることは避けてください。

アクロバットの奇跡!


これは、Sun, 29 Nov 2020 06:41:40 +0000 の https://www.startmag.it/energia/idrogeno-blu-verde/Start Magazine に公開された記事の自動翻訳です。