Elon Musk ถูกหรือผิดในการยกเลิกการใช้ไฮโดรเจนสำหรับการจัดเก็บพลังงานคาร์บอนต่ำ?

บริบทกำลังเปลี่ยนจากพลังงานฟอสซิลเป็นพลังงานหมุนเวียน สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือการขนส่งด้วยรถยนต์เบนซินหรือดีเซล และการเปลี่ยนไปใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่หรือไฮโดรเจน อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลควรคำนึงถึงประสิทธิภาพและต้นทุนของการขนส่งแบบยั่งยืน เพราะนั่นจะเป็นตัวกำหนดความเร็วของการเปลี่ยนแปลงซึ่งอาจส่งผลต่อการลดลงของการผลิตน้ำมันและบางทีอาจเป็นตัวอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซเอง

Elon Musk รู้จักแบตเตอรี่ เขาสร้างมันขึ้นมา: เพื่อขับเคลื่อนรถยนต์และรถบรรทุก ณ จุดขายแห่งเดียว ไปจนถึงเจ้าใหญ่ขนาดกริดที่กักเก็บและรักษาเสถียรภาพของพลังงานไฟฟ้าสำหรับบ้านเรือนหลายร้อยหลังและสถานประกอบการเชิงพาณิชย์

สัปดาห์ที่แล้ว 12 พฤษภาคม 2022 Musk กล่าว ไฮโดรเจน "เป็นสิ่งที่โง่ที่สุดที่ฉันสามารถจินตนาการได้สำหรับการจัดเก็บพลังงาน" นี่ไม่ใช่ครั้งแรก เนื่องจาก Musk ได้แสดงความคิดเห็นเชิงลบที่คล้ายกันในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา Musk บอกกับนักข่าวว่าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น “งี่เง่ามาก”

ความคิดเห็นเกี่ยวกับการจัดเก็บไฮโดรเจนที่โง่เขลาเป็นคำกล่าวที่กว้างใหญ่ Musk หมายถึงการจัดเก็บไฟฟ้าในระดับกริดหรือไม่? หรือการจัดเก็บในยานพาหนะไฟฟ้า - EV เช่นรถยนต์รถบรรทุกและรถโดยสาร? หรือทั้งคู่?

มาดูการใช้พลังงานไฮโดรเจนอย่างลึกซึ้งและบทบาทของมันในการกักเก็บไฟฟ้าซึ่งต่างจากแบตเตอรี่กัน

การจัดเก็บไฮโดรเจนในระดับกริด

ในตอนแรก ปรากฏว่ามัสค์กำลังพูดถึงการจัดเก็บไฟฟ้าในระดับกริด เพราะเขาพูดถึงถังเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวหรือก๊าซขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน รายงานอื่น รองรับสิ่งนี้

แต่อย่าลืมแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่เทสลา
TSLA
การสร้างในระดับกริดก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน ในขณะนั้น แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ใหญ่ที่สุดในโลก สร้างขึ้นโดยเทสลาในปี 2017 ในเมืองฮอร์นสเดล ประเทศออสเตรเลีย เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้า 100 เมกะวัตต์ (MW) ในปี 2020 ได้มีการอัพเกรดเป็น 150 MW

แบตเตอรี่เก็บและรักษาเสถียรภาพของพลังงานจากฟาร์มกังหันลมที่ผลิตไฟฟ้าในรัฐเซาท์ออสเตรเลียซึ่งแทบไม่มีคาร์บอน แบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟได้ 8,000 หลังใน 24 ชั่วโมง หรือมากกว่า 30,000 หลังในหนึ่งชั่วโมง

แต่มัสค์อาจกำลังพูดถึงไฮโดรเจนว่าเป็นแหล่งพลังงานในรถยนต์และรถบรรทุก…

พลังงานไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์และรถบรรทุก EV

แหล่งพลังงานที่พบบ่อยที่สุดสำหรับ EV คือไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่

แต่ไฟฟ้าสามารถมาจากเซลล์เชื้อเพลิงเคมี ซึ่งไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในเซลล์ที่เหมือนแบตเตอรี่เพื่อผลิตไฟฟ้าและน้ำ มีเซลล์เชื้อเพลิงหลายประเภท แต่ไฮโดรเจนติดไฟได้และสามารถทำให้เกิดไฟไหม้หรือระเบิดได้ เซลล์เชื้อเพลิงอาจเป็นอันตรายได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากรถ EV ชน

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีข้อดีบางประการ: (1) ความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานที่มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมาก (2) ระยะการขับขี่ที่กว้างขึ้น (3) เบากว่าและใช้พื้นที่น้อยกว่า และ (4) เวลาในการชาร์จสั้นกว่ามาก

ในความคิดเห็นที่น่าสงสัยของ Twitter เมื่อวันที่ 1 เมษายนของปีนี้ มัสค์ประกาศ ว่าเขาจะแนะนำรถยนต์เทสลาที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน นี่ดูเหมือนจะเป็นเรื่องตลกของ April Fool ที่ฉลาด

ข้อดีและข้อเสียที่สำคัญของแบตเตอรี่ EV กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ได้รับการบันทึกไว้แล้ว. นี่คือบทสรุป:

“แบตเตอรี่รถยนต์สมัยใหม่สามารถเก็บพลังงานได้ 250 วัตต์ต่อชั่วโมงสำหรับลิเธียมไอออนทุกกิโลกรัม ไฮโดรเจน 33,200 กิโลกรัม มี 100 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ไม่ นั่นไม่ใช่ความผิดพลาด ใช่ ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง XNUMX เท่า”

“รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพอย่างน่าอัศจรรย์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรุ่น พวกเขาสามารถอวดประสิทธิภาพที่ดีต่อล้อประมาณ 70 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบแล้ว รถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (FCEV) นั้นมีความคล้ายคลึงในทางบวก โดยมีประสิทธิภาพโดยรวมอยู่ที่ประมาณ 30 ถึง 35 เปอร์เซ็นต์… ความจริงยังคงอยู่ว่าการแปลงไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจนเท่านั้นเพื่อแปลงกลับจะไม่เป็นเช่นนั้น มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับการป้อนแบตเตอรี่โดยตรง”

ตามรายงานนี้ เวลาเติมเชื้อเพลิงที่สั้นลงคือสิ่งที่ช่วยประหยัดเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน สถานีชาร์จปัจจุบันใช้เวลาประมาณ 6 ชั่วโมงในการเติมเชื้อเพลิงให้กับรถกึ่งพ่วงที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ระยะทาง 500 ไมล์ แต่โตโยต้าและเคนเวิร์ธมีรถกึ่งพ่วงไฮโดรเจนที่สามารถเติมเชื้อเพลิงได้ภายใน 15 นาที นี่คือตัวเปลี่ยนเกมสำหรับรถบรรทุกขนส่งทางไกลปลอดคาร์บอน

รถบรรทุกไฮโดรเจนโดย Hyzon

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเป็นตลาดการค้าสำหรับผู้โดยสารและ EV น้ำหนักเบาอื่นๆ แต่กำลังได้รับการทดสอบพลังงานไฮโดรเจนสำหรับการขนส่งทางไกลด้วยระบบขับเคลื่อนที่มีน้ำหนักเบากว่า

Hyzon Motors เป็นบริษัทในเมืองโรเชสเตอร์ รัฐนิวยอร์ก พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงและสร้างรถบรรทุก. หลังจากค้นคว้าเป็นเวลา 20 ปี Hyzon ได้คิดค้นเซลล์เชื้อเพลิงที่มีกำลังสูงที่สุดในโลก น้ำหนักเบากว่าประมาณครึ่งหนึ่ง และราคาถูกกว่าครึ่งหนึ่ง

รถบรรทุกนำร่องคาดว่าจะออกสู่ท้องถนนภายในปีนี้ 2022 สำหรับรถบรรทุกขนาดเล็กที่สุด สามารถจัดเก็บถังไฮโดรเจนได้ 5 ถังในแร็คเดียว รุ่นที่สองได้รับการออกแบบให้บรรจุถังไฮโดรเจน 10 กระบอกสำหรับการเดินทางที่ยาวนานขึ้น

ความต้องการเชื้อเพลิงไฮโดรเจนอื่นๆ

ในช่วงเปลี่ยนผ่านจากพลังงานฟอสซิลไปสู่พลังงานหมุนเวียน มีภาคส่วนที่เรียกว่ายากต่อการลดทอนซึ่งไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ง่ายๆ เพื่อใช้ไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เช่นเดียวกับรถบรรทุกระยะไกล เครื่องบิน และเรือเป็นกรณีที่แบตเตอรีจะใหญ่เกินไปหรือหนักเกินกว่าจะบรรทุกได้ ไฮโดรเจนมีพลังงานประมาณสามเท่าของน้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเบนซินหนึ่งกิโลกรัม

เตาหลอมที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมนั้นร้อนหรือแพงเกินไปที่จะให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แทนที่ถ่านหิน น้ำมัน หรือก๊าซธรรมชาติ ไฮโดรเจนสามารถทำงานเป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนมหาศาลที่จำเป็นในเตาหลอม เพื่อสร้างเหล็กสีเขียว. SSAB AB ผู้ผลิตเหล็กสัญชาติสวีเดนร่วมมือกับ Volvo Cars เพื่อพัฒนาเหล็กปลอดฟอสซิล วอลโว่จะเป็นบริษัทรถยนต์แห่งแรกที่ทดสอบและใช้เหล็กสีเขียวในรถแนวคิด การผลิตเหล็กสีเขียวเชิงพาณิชย์มีกำหนดจะเริ่มในปี 2026

ไฮโดรเจนสีเขียวกับไฮโดรเจนสีน้ำเงิน.

ไฮโดรเจนสีเขียวถูกสร้างขึ้นโดยอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ แต่ไม่มีประสิทธิภาพ ตามที่ Muskปริมาณพลังงานที่ต้องการ – ไฟฟ้าที่ควรจะเป็นสีเขียวบวกกับพลังงานในการบีบอัดและทำให้ไฮโดรเจนเป็นของเหลว – กำลังส่าย

ไฮโดรเจนสีน้ำเงินเป็นรูปแบบทางเลือกที่ทำจากก๊าซมีเทน 99% ของไฮโดรเจนที่ผลิตในปัจจุบันคือไฮโดรเจนสีน้ำเงิน เพราะมีราคาถูกกว่าไฮโดรเจนสีเขียวมาก แต่เป็นหลักฐานเท็จเมื่อนำเสนอเป็นโซลูชันปลอดคาร์บอนสำหรับการจัดเก็บเชื้อเพลิงหรือพลังงาน

ก๊าซมีเทนใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไฮโดรเจนสีน้ำเงิน มีเทนมาจากการขุดเจาะและการขุดเจาะหลุมก๊าซหรือบ่อน้ำมัน ที่ซึ่งก๊าซมีเทนรั่วไหลและมีเธนรั่วไหลในบ่อน้ำและท่อส่งก๊าซสามารถทำให้เกิดภาวะโลกร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นพลังงานฟอสซิลอัดลมหนึ่งพลังงานจึงถูกใช้เพื่อผลิตไฮโดรเจนที่ปราศจากคาร์บอนจากพลังงาน

แต่มันไม่ได้ปลอดคาร์บอนอย่างแน่นอน เนื่องจากการสลายตัวทางเคมีของมีเทนทำให้เกิดไฮโดรเจนและไบโอผลิตภัณฑ์ หรือ CO2 ซึ่งตัวมันเองเป็นก๊าซเรือนกระจกหลัก (GHG) ที่ต้องกำจัดทิ้ง

ระหว่างเชิงลบทั้งสองนี้มีเชื้อเพลิงที่ปราศจากคาร์บอนซึ่งเผาไหม้เพื่อผลิตน้ำเท่านั้น วิธีหนึ่งที่สามารถปรับปรุงกระบวนการได้คือการได้รับวัตถุดิบมีเทนจากแหล่งก๊าซชีวภาพ เช่น หลุมฝังกลบหรือมูลโค เป็นต้น

ไฮโดรเจนพกพาได้.

สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ชี้ให้เห็นความได้เปรียบอีกประการหนึ่ง ของการจัดเก็บไฮโดรเจน มีขนาดกะทัดรัดเป็นของเหลวและสามารถเคลื่อนย้ายได้ด้วยความระมัดระวังในระยะทางไกล ตัวอย่างเช่น ประเทศอย่างออสเตรเลียที่มีแหล่งพลังงานหมุนเวียนจากแสงอาทิตย์และลมจำนวนมากสามารถผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าและขนส่งโดยเรือบรรทุกไปยังเมืองที่ขาดแคลนพลังงานในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

การผลิตไฮโดรเจนในนิวเม็กซิโก

BayoTech เป็นบริษัทที่ ผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้จริง ในนิวเม็กซิโก BayoGas Hub อ้างว่าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าที่ทำให้ไฮโดรเจนมีราคาถูกลงและมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าโรงงานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ที่ส่งไฮโดรเจนไปยังผู้ผลิตสารเคมีและโรงกลั่น

วัตถุดิบอาจเป็นก๊าซธรรมชาติที่สะอาดหรือแหล่งก๊าซชีวภาพหมุนเวียนอื่นๆ ที่สามารถผลิตไฮโดรเจนที่เป็นลบคาร์บอนได้

ฮับไฮโดรเจนสามแห่งกำลังถูกนำไปใช้ในสหรัฐอเมริกาในปี 2022 โดยมีแผนที่จะขยายเครือข่ายไปยังสหราชอาณาจักรและทั่วโลก ฮับไฮโดรเจนแต่ละแห่งในเครือข่ายของ BayoTech ผลิตไฮโดรเจนได้ 1-5 ตันในแต่ละวัน ไฮโดรเจนถูกส่งมอบในพื้นที่ในรถพ่วงสำหรับการขนส่งแรงดันสูงที่บรรทุกถังแก๊ส

สำหรับแผนบริการขนส่งมวลชน เมือง Champaign-Urbana ในรัฐอิลลินอยส์ มีรถโดยสารไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงไฮบริดและไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมืองนี้ใช้รถเมล์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสองคันในปี 2021

ก่อนที่เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนในสถานที่จะแล้วเสร็จ BayoTech ถูกเรียกเข้ามาเพื่อให้บริการ ไฮโดรเจนแบบพกพา ในรถบรรทุกขนส่งแรงดันสูง ซึ่งชาร์จเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อให้พนักงานสามารถทดสอบรถโดยสารได้

จากข้อมูลของ BayoTech เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้นทำงานได้ดีพอ ๆ กับรถโดยสารดีเซลทั่วไป แต่ไม่มีการปล่อย GHG ที่ปลายท่อไอเสีย ข้อดีของมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ได้แก่ ระยะทาง 300 ไมล์ เวลาเติมน้ำมันเพียง 10 นาที และสถานีเติมน้ำมันที่สามารถรองรับรถโดยสารได้มากถึง 100 คัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าเงินก้อนใหญ่ - 8 พันล้านดอลลาร์ - ได้รับการจัดสรรในพระราชบัญญัติโครงสร้างพื้นฐานปี 2021 เพื่อตั้งค่าที่สะอาด ฮับไฮโดรเจนอย่างน้อยสี่แห่งทั่วสหรัฐอเมริกา

วิสัยทัศน์ไฮโดรเจนของ BP ใน Teesside สหราชอาณาจักร.

ในปี 2020 bp ได้สร้างตัวเองขึ้นมาใหม่ในฐานะบริษัทแบบบูรณาการตามที่สรุปไว้ใน Energy Outlook 2020

กิจการพลังงานหมุนเวียนล่าสุดของพวกเขาคือ Teesside ไฮโดรเจน ซึ่งหมายถึงศูนย์กลางอุตสาหกรรมบนชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของอังกฤษ

พื้นที่ วิสัยทัศน์มีไว้สำหรับ Teesside เพื่อเป็นศูนย์กลางไฮโดรเจนที่สำคัญสำหรับการขนส่งในการบิน การขนส่ง และรถบรรทุกหนัก – ทุกภาคส่วนที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ได้ยาก แต่แนวความคิดนี้ยังรวมถึงพลังงานสำหรับอุตสาหกรรมที่ลดยาก เช่น ซีเมนต์และการผลิตเหล็ก

แผนเดิมเรียกว่า H2Teesside เพื่อสร้าง ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน โดยการสลายตัวของมีเธน CH4 ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ย่อยของ CO2 จะถูกดักจับและฝังไว้ใต้มหาสมุทรโดยกระบวนการที่เรียกว่า CCS

การเติม HyGreen ล่าสุดจะทำให้น้ำอิเล็กโทรไลต์เข้าสู่ ไฮโดรเจนสีเขียว และออกซิเจน ราคานี้แพงกว่าเนื่องจากต้นทุนของอิเล็กโทรลิซิสและไฟฟ้าสะอาดหากใช้

Bp มี ลงนามความเข้าใจ กับได
DAI
mler Truck เพื่อเริ่มต้นโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับรถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในสหราชอาณาจักร

โครงการ Teesside ของ bp mesh โดยมีเป้าหมายของรัฐบาลสหราชอาณาจักร เมื่อรวมกันแล้ว HyGreen และ H2Teesside สามารถสร้างการผลิตไฮโดรเจนได้ 1.5 GW และส่งมอบ 30% ของเป้าหมายของรัฐบาลที่ 5 GW ภายในปี 2030

ซื้อกลับบ้าน

ข้อเสียใหญ่ๆ สองข้อที่ขัดขวางประโยชน์ของไฮโดรเจนสีน้ำเงิน และปล่อยคาร์บอนฟุตพริ้นท์เป็นจำนวนมาก ไฮโดรเจนสีเขียวมีราคาแพงเกินไปในขณะนี้

ตามที่ พลังงาน Rystadอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีราคาไม่แพงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งขณะนี้มีราคาแพง จะสายเกินไปแล้ว ภายในปี 2050 พลังงานโลกเพียง 7% เท่านั้นที่จะเป็นไฮโดรเจนเพื่อให้บริการแก่อุตสาหกรรมเฉพาะสำหรับการเติมเชื้อเพลิงในโรงงานการบิน การขนส่ง รวมถึงโรงงานโลหะและเคมีภัณฑ์

แม้ว่า Rystad จะคาดการณ์อย่างจำกัดสำหรับอนาคตของไฮโดรเจน และการประณามไฮโดรเจนของ Elon Musk ในการกักเก็บพลังงาน ดูเหมือนว่าไฮโดรเจนจะมีบทบาทอย่างแข็งขันในการจัดเก็บพลังงาน

โครงการไฮโดรเจนขนาดเล็กและขนาดใหญ่อยู่ในขั้นตอนการวางแผนหรือดำเนินการไปแล้ว และนวัตกรรมเพิ่มเติมจะประสานคุณค่าของไฮโดรเจนให้เป็นส่วนประกอบเฉพาะของอนาคตคาร์บอนต่ำ