Vi kan forbedre økonomien ved ny cleantech – ligesom vi gjorde med vedvarende energi

Af Mitsubishi Power Americas

I dag dannes der en global konsensus omkring behovet for at dekarbonisere. Men der er et problem: omkostninger.

At opfylde klimamålene vil kræve bæredygtige løsninger, hvilket betyder, at de skal give sund økonomi sammen med lave eller ingen emissioner. For at sikre udbredt og rettidig indførelse skal muligheder som rent brint være tilgængelige, pålidelige og overkommelige.

Elindustrien har værktøjerne til sin rådighed til at få dette til at ske.

Sektoren har en længere og mere succesfuld track record for at udvikle og kommercialisere rene teknologier, end den får æren for, siger Michael Ducker, Senior Vice President for Hydrogen Infrastructure for Mitsubishi Power Americas og President for Advanced Clean Energy Storage I, et brinthub under gang i Delta, Utah. Han påpeger, at historien om nutidens vedvarende energisektor fortæller historien om industrier, der arbejder sammen om at løse spørgsmål om skala, effektivitet og omkostninger, hvilket muliggjorde et voksende marked for tiltrængt innovation.

Det er en historie, der er værd at gentage.

Sænke omkostningerne

Mellem 2005 og 2020 faldt den årlige emissionsrate i den amerikanske elsektor dramatisk – en Forbedring af 40%. De teknologier, der har drevet reduktionerne, har fulgt et lignende mønster: Når prisen på en ny teknologi bliver lav nok til at retfærdiggøre adoption, starter efterspørgslen, og teknologien tager fart.

"Hvis vi skal nå netto nul i 2050-tidsrammen i elsektoren, kan det lade sig gøre. Men vi kan ikke være selvtilfredse på nogen måde.” – Drummi Bhatt, Vice President for Market Intelligence and Strategy, Mitsubishi Power Americas

Overvej solenergi. Siden 2010 har omkostningerne ved solcelleanlæg i brugsskala faldet 82%, hvilket øger den globale installerede solenergikapacitet fra omkring 40 gigawatt det år til mere end 700 gigawatt i 2020.

Prisen og anvendelsen af ​​lithium-ion-batterier udviser en lignende omvendt forhold. Batteripriserne faldt 85 % mellem 2010 og 2018, mens den globale elbilproduktion steg dramatisk, fra ubetydeligt antal til i alt mere end syv millioner biler på vejen i 2019.

Denne dynamik opstod også med gasturbineanlæg med kombineret cyklus, da prisen på naturgas faldt. Mellem 2005 og 2020, prisen faldt 80%.

Lektionen for i dag er denne: "Hvis vi skal nå netto nul i 2050-tidsrammen i elsektoren, kan det lade sig gøre," siger Drummi Bhatt, Vice President for Market Intelligence and Strategy hos Mitsubishi Power Americas. "Men vi kan ikke være selvtilfredse på nogen måde - vi er nødt til at fortsætte med at drive effektivitet med en reel følelse af, at det haster for at holde os på sporet."

Værktøjer, der fremmer overkommelighed

Sammenlignet med andre lagringsteknologier er grøn brint, produceret med vedvarende energi, allerede omkostningseffektiv til langvarig energilagring. For eksempel viser analyse, at lithium-ion-batterier er mest økonomiske i varigheder på otte timer eller mindre, mens grøn brint er omkostningseffektiv i længere varighed, fra 12 timer til dage, uger, måneder eller endda sæsoner.

Som brændstof har brint nået et lignende vendepunkt på omkostningskurven, som vind-, sol- og lithium-ion-batterier har, siger Ducker. Omkostningerne til at producere, opbevare og transportere grøn brint har været en stor hindring for udbredt anvendelse som et dekarboniseret brændstof. Efterhånden som omkostningerne falder, bliver brint endnu mere effektiv som energilagringsløsning. Industrien har en række værktøjer til sin rådighed for at skabe overkommelighed.

Ducker mener, at vi er på nippet til at gøre de nødvendige fremskridt og bemærker flere nøglefaktorer, der vil reducere produktionsomkostningerne og opbygge markedet:

Øget kapacitet

Den primære teknologi til at generere grøn brint er elektrolyse, som bruger vedvarende energi til at omdanne vand til brint og ilt. Processen er dyr, fordi produktionsskalaen forbliver relativt lille - selv de største faciliteter, der i øjeblikket kommer online, forventer at producere mindre end 25 megawatt.

Ligesom efterspørgslen efter vindkraft fik vindmølleproducenterne til at gå fra mindre 1-megawatt-møller til 5- og 10-megawatt-modeller, vil det voksende behov for grøn brint for at hjælpe med at nå netto-nul-målene tilskynde elektrolyseproducenter til at bygge større enheder og skalere deres produktion.

"Verden har aldrig før haft brug for en 200 megawatt elektrolysator," siger Ducker. Men det gør det nu. Efterhånden som produktionskapaciteten vokser, vil omkostningerne falde.

Til det punkt, i 2021 Green Hydrogen Coalition i samarbejde med Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) og andre nøglepartnere lancerede HyDeal LA at opnå grøn brintindkøb i stor skala til $1.50/kilo i Los Angeles-bassinet inden 2030.

Forbedring af produktionseffektivitet

Vind-, sol- og batteriindustrien opnåede stordriftsfordele, da de øgede produktionen. Især automatisering af produktionen reducerede produktionsomkostningerne betydeligt.

Ducker forventer, at noget lignende vil ske for brint. Fremskridt inden for automatisering og billige fremstillingsmetoder vil skabe en cyklus, hvor disse effektivitetsgevinster sænker omkostningerne, hvilket fører til større investeringer og produktion, øger udbuddet og skaber yderligere effektivitet - alt dette reducerer omkostningerne yderligere og hjælper med at øge anvendelsen.

Omfavne teknologiske fremskridt

Vedvarende energi er afgørende for at producere grøn brint. Som et resultat vil alt, der sænker omkostningerne til vedvarende energi, samtidig med at deres tilgængelighed øges - for eksempel skala- og effektivitetsforbedringer for sol og vind - hjælpe med grøn brints økonomi.

Desuden vil nye teknologier, der konverterer gasturbiner til at køre på grøn brint, skabe efterspørgsel efter det fra elproducenter, der er forpligtet til at sænke deres emissioner og dermed føre til øget produktion. Øget udbud kan igen gøre store mængder oplagret grøn brint tilgængelig for energiintensive industrier, som er svære at dekarbonisere, såsom transport, stål og beton. Ligeledes kan systemforbedringer i én sektor omsættes til andre sektorer.

Andre håndtag, der kan anspore produktionen

Der er andre faktorer, der også kan bidrage til lavere omkostninger, lige fra politiske incitamenter til brintproducenter til skattelettelser for brug af vedvarende energi. Udvikling af vedvarende energipolitik på regional basis kan også drive omkostningsreduktion ved at øge kundegrundlaget og drage yderligere fordel af stordriftsfordele.

Efterhånden som cost-benefit-ligningen omkring grøn brint styrkes, vil disse typer af incitamenter og aftaler yderligere fremskynde dens udvikling. "De fleste af de rene energiteknologier, vi arbejder med, er kommet hurtigere ned i omkostningskurven, end nogen troede, de ville," siger Bhatt.

RETTET INDHOLD

Kan nuklear fusion give os ubegrænset emissionsfri energi?

Råd til unge ingeniører: Omfavn dagens grønne teknologiske muligheder

Fra Sci-Fi til fabriksgulv: Disse 3 robotter gør logistik sikrere

De elementer, der er under industriens kontrol, såsom teknologiske fremskridt og stordriftsfordele, er lettere at forudsige end statsstøtte. Men verdens netto kulstoffri fremtid afhænger af alle disse bidragydere, både for at løse de tekniske udfordringer med banebrydende innovation og for at forbedre økonomien nok til at anspore brugen af ​​nye teknologier. Heldigvis er alle disse elementer undervejs, og fremskridtene på hver front giver grund til optimisme.

Om forfatteren

Mitsubishi Power Americas er et kraftløsningsmærke fra Mitsubishi Heavy Industries.