Er Elon Musk rigtigt eller forkert at afvise brug af brint til energiopbevaring med lavt kulstofindhold?

Konteksten skifter fra fossil energi til vedvarende energi. Et centralt aspekt af dette er transport via benzin- eller dieselkøretøjer og dens overgang til elektriske motorer drevet af batterier eller brint. Den fossile brændstofindustri bør være bekymret over effektiviteten og omkostningerne ved bæredygtig transport, fordi det vil bestemme hastigheden af ​​overgangen, som sandsynligvis vil påvirke nedgangen i olieproduktionen og måske selve olie- og gasindustrien.

Elon Musk kender batterier. Han bygger dem: at drive biler og lastbiler, ved den ene bogstøtte, til netskala-behemoths, der lagrer og stabiliserer elektrisk strøm til hundredvis af hjem og kommercielle virksomheder, ved den anden bogstøtte.

Sidste uge, 12. maj 2022, Musk sagde brint "er den mest dumme ting, jeg overhovedet kunne forestille mig til energilagring." Det er ikke første gang, da Musk har fremsat lignende negative kommentarer i de seneste år. For et par år siden fortalte Musk journalister, at brintbrændselsceller var "ekstremt fjollede."

Den dumme brintopbevaringskommentar var en gennemgribende udtalelse. Henviste Musk til netlagring af elektricitet? Eller til opbevaring i elektriske køretøjer - elbiler såsom biler, lastbiler og busser? Eller begge?

Lad os tage et dybere kig på anvendelser af brintenergi og dens rolle i lagring af elektricitet i modsætning til batterier.

Opbevaring af brint i netskala.

Ved første øjekast ser det ud til, at Musk talte om elektricitetsopbevaring på netskala, fordi han talte om enorme tanke med flydende eller gasformigt brintbrændstof, der ville være nødvendige til brintlagring. En anden rapport støtter dette.

Men glem ikke de store batterier, som Tesla
TSLA
byggerier på netskala er også enorme. På det tidspunkt største storbatteri i verden blev bygget af Tesla i 2017 i Hornsdale, Australien til at lagre 100 megawatt (MW) elektricitet. I 2020 blev den opgraderet til 150 MW.

Batteriet lagrer og stabiliserer strøm fra vindmølleparker, der laver elektricitet i det sydlige Australien næsten kulfrit. Batteriet kan drive 8,000 huse i 24 timer eller mere end 30,000 huse i en time.

Men Musk har måske talt om brint som en strømkilde i biler og lastbiler...

Brintenergi til elbiler til biler og lastbiler.

Langt den mest almindelige strømkilde til elbiler er elektricitet lagret i batterier.

Men elektricitet kan hentes fra en kemisk brændselscelle, hvor brint reagerer med ilt i en batterilignende celle for at producere elektricitet og vand. Der findes mange forskellige typer brændselsceller. Men brint er brandfarligt og kan forårsage brande eller eksplosioner. En brændselscelle kan være farlig, især hvis en EV styrter.

Brintbrændselsceller har visse fordele: (1) meget større energilagringstæthed end lithium-ion-batterier, (2) større rækkevidde, (3) lettere og optager mindre plads og (4) meget kortere genopladningstid.

I en forvirrende Twitter-kommentar den 1. april i år, Musk annoncerede at han ville introducere Tesla-biler, der bruger brintbrændselsceller. Det ser ud til at være en smart aprilsnar.

De væsentlige fordele og ulemper ved EV-batterier kontra brintbrændselsceller er blevet dokumenteret. Her er et resumé:

"Et moderne bilbatteri kan lagre 250 watt-timers energi for hvert kilo lithium-ion. Et kilogram brint har i mellemtiden 33,200 af disse watttimer pr. kilo. Nej, det er ikke en fejl. Ja, brint er mere end 100 gange så energitæt som et li-ion-batteri."

"Batteridrevne elbiler er fænomenalt effektive. Afhængigt af modellen kan de prale af en brønd-til-hjul effektivitet på omkring 70 til 80 procent. Til sammenligning er et brintbrændselscelledrevet elektrisk køretøj (FCEV) positivt sparsommeligt, med en samlet effektivitet på et sted omkring 30 til 35 procent... Faktum er, at det aldrig vil være at konvertere elektricitet til brint for derefter at konvertere den tilbage. lige så effektivt som at fodre et batteri direkte."

Ifølge denne rapport er den kortere tankningstid det, der sparer brintbrændselsceller. De nuværende ladestationer kræver omkring 6 timer at tanke en batteridrevet sættevogn med en rækkevidde på 500 km. Men Toyota og Kenworth har allerede brint-sættevogne, der kan tankes på 15 minutter. Dette er en game-changer for kulstoffri langdistancetransport.

Brintbiler fra Hyzon.

Selvom lithium-ion-batterier er det kommercielle marked for passager- og andre lette elbiler, testes brintkraft til langdistancetransport med et lettere fremdriftssystem.

Hyzon Motors er et firma i Rochester, New York, der udvikler brændselsceller og bygger lastbiler. Efter at have forsket i 20 år er Hyzon kommet frem til brændselscellestakke, der har den højeste effekt i verden, er lettere i vægt med omkring halvdelen og er billigere med det halve.

Pilotlastbiler forventedes at være på vej i år, 2022. For den mindste lastbil kan 5 brintcylindre opbevares på et enkelt stativ. En anden version er designet til at rumme 10 brintcylindre til længere ture.

Andre behov for brintbrændstof.

I overgangen væk fra fossil energi til vedvarende energi findes der såkaldte sektorer, der er svære at aftage, som ikke let kan elektrificeres til at bruge grøn elektricitet.

Såvel som langdistancelastbiler er fly og skibe tilfælde, hvor batterier ville være for store eller for tunge at transportere. Brint indeholder omkring tre gange energien per kilogram diesel eller benzin.

Industrielle kulfyrede ovne er for varme eller for dyre til at blive opvarmet med grøn elektricitet. I stedet for kul, olie eller naturgas kan brint fungere som brændstof til at levere den enorme varme, der er nødvendig i højovne at skabe grønt stål. Den svenske stålproducent SSAB AB går sammen med Volvo Cars for at udvikle fossilfrit stål. Volvo bliver det første bilfirma, der tester og bruger grønt stål i en konceptbil. Kommerciel produktion af grønt stål er planlagt til at begynde i 2026.

Grøn versus blå brint.

Grøn brint fremstilles ved elektrolyse af vand, men dette er ineffektivt. Ifølge Musk, mængden af ​​energi, der kræves - elektricitet, der ideelt set burde være grøn plus energi til at komprimere og gøre brinten flydende - er svimlende.

Blå brint er en alternativ form lavet af metangas. 99% af brint produceret i dag er blåt brint, fordi det er meget billigere end grønt brint. Men det er en falsk præmis, når den tilbydes som en kulstoffri løsning til brændstof- eller energilagring.

Metangas bruges som råmateriale i processen med at fremstille blåt brint. Metan kommer fra boring og fracking af gas- eller oliebrønde, hvor gasafbrænding og metanlæk i brønde og rørledninger kan bidrage væsentligt til den globale opvarmning. Så en kulsyreholdig fossil energi bruges til at producere kulstoffrit brint fra energi.

Men det er ikke helt kulfrit, da den kemiske nedbrydning af metan fører til brint og et biprodukt, CO2, som i sig selv er en primær drivhusgas (GHG), der skal bortskaffes.

Mellem disse to negativer ligger et kulfrit brændstof, der brænder for kun at producere vand. En måde, processen kan forbedres på, er ved at hente metanråstoffet fra biogaskilder som f.eks. lossepladser eller kogødning.

Brint er bærbart.

Det Internationale Energiagentur (IEA) pegede på en anden fordel af brintlagring. Den er kompakt som væske og kan transporteres med omhu over lange afstande. For eksempel kunne lande som Australien med store kilder til sol- og vindenergi producere brint ved elektrolyse og transportere det med tankskib til energisultede byer i Sydøstasien.

Brintproduktion i New Mexico

BayoTech er en virksomhed, der producerer faktisk brintbrændstof i New Mexico. BayoGas Hub gør krav på en mindre og mere effektiv generator, der gør brint billigere og med lavere COXNUMX-fodaftryk end store centraliserede anlæg, der leverer brint til kemiske producenter og raffinaderier.

Råstoffer kan være ren naturgas eller andre vedvarende biogaskilder, der kan lave brint, der er kulstofnegativ.

Tre brinthubs er ved at blive indsat i USA i 2022 med planer om at udvide netværket til Storbritannien og globalt. Hvert af brinthubsene i BayoTechs netværk producerer 1-5 tons brint hver dag. Brint leveres lokalt i højtrykstransportvogne med gasflasker.

For deres massetransitplaner har byen Champaign-Urbana i Illinois en voksende flåde af hybrid- og brintbrændselscelle-elektriske busser. Byen indsatte to brintbrændselscellebusser i 2021.

Før brintgeneratoren på stedet stod færdig. BayoTech blev tilkaldt for at levere bærbar brint i højtrykstransportlastbiler, som ladede brændselscellerne op, så medarbejderne kunne teste busserne.

Ifølge BayoTech fungerer brintbrændselscellebusser lige så godt som konventionelle dieselbusser, men med ingen udstødningsgas-emissioner. Fordelene i forhold til batteridrevne elektriske motorer inkluderer en rækkevidde på 300 miles, en brændstoftid på kun 10 minutter og tankstationer, der kan rumme op til 100 busser.

Det er bemærkelsesværdigt, at en stor del af penge - 8 milliarder dollars - blev øremærket i Infrastructure Act af 2021 til at oprette rent brint hubs, mindst fire af dem, på tværs af USA.

BP's brintvision i Teesside, Storbritannien.

I 2020 genopfandt bp sig selv som en integreret virksomhed som opsummeret i deres Energy Outlook 2020.

Deres seneste vedvarende satsning er Teesside hydrogen, der refererer til et industrielt knudepunkt på Englands nordøstkyst.

vision er for Teesside at blive et stort brintknudepunkt for transport inden for luftfart, skibsfart og tunge lastbiler – alle sektorer, hvor det er svært at bruge batteristrøm. Men konceptet vil også omfatte strøm til industrier, der er svære at afbøde, såsom cement- og stålfremstilling.

Den oprindelige plan, kaldet H2Teesside, skulle generere blå brint ved nedbrydning af metan, CH4, mens biproduktet af CO2 ville blive fanget og begravet under havet ved en proces kaldet CCS.

Den nylige HyGreen-tilsætning ville elektrolysere vand ind i grønt brint og oxygen. Dette er dyrere på grund af omkostningerne ved elektrolyse og ren elektricitet, hvis det bruges.

Bp har underskrev en aftale med Dai
DAI
mler Truck til at igangsætte den infrastruktur, der kræves til brændselscelle-brintlastbiler i Storbritannien.

Teesside-projekterne fra bp passer til den britiske regerings mål. Tilsammen kunne HyGreen og H2Teesside generere 1.5 GW brintproduktion og levere 30 % af regeringens mål på 5 GW i 2030.

Takeaways.

Der er to store negativer, der hæmmer fordelene ved blåt brint og efterlader det med et betydeligt COXNUMX-fodaftryk. Grøn brint er for dyrt lige nu.

Ifølge Rystad Energy, en overkommelig og grønnere brintbrændstofindustri, som nu er dyr, vil være for lidt for sent. I 2050 vil kun 7 % af den globale energi være brint til at servicere en nicheindustri til brændstof til luftfart, skibsfart og metal- og kemikaliefabrikker.

På trods af Rystads begrænsede prognoser for fremtiden for brint, og Elon Musks fordømmelse af brint som et lager for energi, ser det ud til, at brint vil spille en aktiv rolle i lagring af energi.

Små og store brintprojekter er i planlægningsstadier eller allerede i drift, og yderligere innovation vil cementere brints værdi som en nichekomponent i en fremtid med lavt kulstofindhold.