Yashil vodorod nima va u bizga nima uchun kerak

Muhim energiya muammolarini hal qilishda muhim rol o'ynash uchun vodorod potentsialidan foydalanish vaqti keldi. Qayta tiklanadigan energiya texnologiyalari va elektr transport vositalarining so'nggi yutuqlari siyosat va texnologiya innovatsiyasi global toza energiya sanoatini qurish qudratiga ega ekanligini ko'rsatdi.

Vodorod qayta tiklanadigan energiya manbalaridan energiyani uzoq masofalarga - ko'p energiya resurslariga ega bo'lgan hududlardan minglab kilometr uzoqlikdagi energiyaga chanqoq hududlarga tashiydigan vodorodga asoslangan yoqilg'i bilan qayta tiklanadigan energiya manbalaridan energiyani saqlashning etakchi variantlaridan biri sifatida paydo bo'lmoqda.

Yashil vodorod BMTning Iqlim Konferentsiyasi, COP26da emissiyalarni kamaytirish bo'yicha bir qator va'dalarda og'ir sanoat, uzoq masofali yuk tashish, yuk tashish va aviatsiyani dekarbonizatsiya qilish vositasi sifatida taqdim etilgan. Hukumatlar ham, sanoat ham vodorodni nol iqtisodiyotning muhim ustuni sifatida tan oldi.

Birlashgan Millatlar Tashkilotining yashil vodorod narxini pasaytirish tashabbusi boʻlgan Yashil vodorod katapulti yashil elektrolizatorlar uchun oʻtgan yili belgilangan 25 gigavattdan 2027 yilga kelib 45 gigavattgacha boʻlgan maqsadini deyarli ikki baravar oshirishini eʼlon qildi. Yevropa Komissiyasi bir qator qonunchilik hujjatlarini qabul qildi. qayta tiklanadigan va kam uglerodli gazlarni, shu jumladan vodorodni olishni osonlashtirish va Evropadagi barcha fuqarolar uchun energiya xavfsizligini ta'minlash orqali Evropa Ittifoqi gaz bozorini dekarbonizatsiya qilish takliflari. Birlashgan Arab Amirliklari ham ambitsiyani oshirmoqda, mamlakatning yangi vodorod strategiyasi 2030 yilga kelib global past uglerodli vodorod bozorining to'rtinchi qismini egallashni maqsad qilgan va yaqinda Yaponiya tadqiqot va ishlanmalarni jadallashtirish uchun yashil innovatsiyalar fondidan 3,4 milliard dollar sarmoya kiritishini e'lon qildi. keyingi 10 yil ichida vodoroddan foydalanishni rag'batlantirish.

Vodorod texnologiyalarini tavsiflashda siz "kulrang", "ko'k", "yashil" atamalarini uchratishingiz mumkin. Bularning barchasi ishlab chiqarish usuliga bog'liq. Vodorod yonganda faqat suv chiqaradi, lekin uni yaratish uglerodli bo'lishi mumkin. Ishlab chiqarish usullariga qarab, vodorod kulrang, ko'k yoki yashil bo'lishi mumkin - va ba'zan hatto pushti, sariq yoki turkuaz. Biroq, yashil vodorod iqlimga neytral tarzda ishlab chiqarilgan yagona tur bo'lib, 2050 yilga kelib aniq nolga erishish juda muhimdir.

Biz qayta tiklanadigan energiya xalqaro agentligi (IRENA) energetika sektorini o'zgartirish strategiyasi rahbari doktor Emanuele Taibidan yashil vodorod nima ekanligini va u toza nol chiqindilarga yo'l ochishini so'radik. Hozirda u Germaniyaning Bonn shahridagi IRENA Innovatsiya va Texnologiya Markazida joylashgan bo'lib, u a'zo mamlakatlarga energetika sektorini o'zgartirish strategiyalarini ishlab chiqishda yordam berish uchun mas'uldir va hozirda energiya tizimining moslashuvchanligi, vodorod va saqlash bo'yicha ishlarni boshqaradi. energiya almashinuvini ta'minlovchi omillar. Doktor Taibi, shuningdek, Jahon Iqtisodiy Forumining Strategik razvedka platformasi ham kuratori bo'lib, u erda uning jamoasi vodorodning transformatsiya xaritasini ishlab chiqdi.

Yashil vodorod texnologiyalari

Energiya texnologiyalari sohasidagi tajribangizni rivojlantirishga sizni nima undadi va IRENAdagi ishingiz bunga qanday hissa qo'shmoqda?

Bu mening magistrlik dissertatsiyasim paytida edi. Men Italiyaning Energetika va atrof-muhit milliy agentligida (ENEA) amaliyot o'tadim, u erda barqaror rivojlanish va energiya va ikkalasi o'rtasidagi bog'liqlik haqida bilib oldim. Men bu haqda menejment muhandisligi bo'yicha dissertatsiyamni yozdim va bu mening ish hayotimga e'tibor qaratmoqchi bo'lgan soha ekanligiga qaror qildim. Energetika va xalqaro hamkorlik bo'yicha qariyb 20 yillik tajriba, energetika texnologiyalari bo'yicha PhD va xususiy sektor, tadqiqot va hukumatlararo agentliklarda o'tkazgan vaqtim tufayli men hozirda 2017 yildan beri IRENA energetika sektorini o'zgartirish bo'yicha guruhga rahbarlik qilaman.

Mening IRENAdagi faoliyatim oʻz jamoam va agentlikdagi hamkasblarim va Jahon Iqtisodiy Forumi kabi tashqi hamkorlar bilan yaqin hamkorlikda 166 aʼzo davlatimizni energiyaga oʻtish jarayonida, qayta tiklanadigan elektr energiyasi taʼminoti va uning rivojlanishiga eʼtibor qaratgan holda qoʻllab-quvvatlashga hissa qoʻshishdan iborat. yashil elektronlar, shuningdek, vodorod va uning hosilalari kabi yashil molekulalar orqali energiya sektorini karbonsizlantirish uchun foydalaning.

Yashil vodorod nima? U an'anaviy emissiya intensiv "kulrang" vodorod va ko'k vodoroddan qanday farq qiladi?

Vodorod davriy jadvaldagi eng oddiy va eng kichik elementdir. Qanday qilib ishlab chiqarilishidan qat'i nazar, u bir xil uglerodsiz molekula bilan tugaydi. Biroq, uni ishlab chiqarish yo'llari juda xilma-xildir va karbonat angidrid (CO2) va metan (CH4) kabi issiqxona gazlarining emissiyasi ham.

Yashil vodorod qayta tiklanadigan elektr energiyasidan foydalangan holda suvni vodorod va kislorodga bo'lish natijasida hosil bo'lgan vodorod sifatida aniqlanadi. Bu kulrang va ko'k bilan solishtirganda juda boshqacha yo'l.

Kulrang vodorod an'anaviy ravishda metandan (CH4) ishlab chiqariladi, bug 'bilan CO2 ga bo'linadi - iqlim o'zgarishining asosiy aybdori - va H2, vodorod. Kulrang vodorod ko'mirdan ham ko'proq ishlab chiqarilmoqda, ishlab chiqarilgan vodorod birligiga CO2 emissiyasi sezilarli darajada yuqori, shuning uchun ko'pincha kulrang vodorod o'rniga jigarrang yoki qora vodorod deb ataladi. U bugungi kunda sanoat miqyosida ishlab chiqariladi, bu bilan bog'liq emissiyalar Buyuk Britaniya va Indoneziyaning birgalikdagi emissiyalari bilan taqqoslanadi. Bu energiya o'tish qiymatiga ega emas, aksincha.

Moviy vodorod kulrang bilan bir xil jarayon bo'lib, vodorod metandan (yoki ko'mirdan) ajralib chiqqanda hosil bo'lgan CO2 ni olish va uni uzoq muddat saqlash uchun zarur bo'lgan qo'shimcha texnologiyalar bilan amalga oshiriladi. Bu bitta rang emas, balki juda keng gradatsiya, chunki ishlab chiqarilgan CO2 ning 100 foizini ushlab bo'lmaydi va uni saqlashning barcha usullari uzoq muddatda bir xil darajada samarali emas. Asosiy nuqta shundaki, CO2 ning katta qismini egallab, vodorod ishlab chiqarishning iqlimga ta'siri sezilarli darajada kamayishi mumkin.

Shunday texnologiyalar (ya'ni metan pirolizi) mavjud bo'lib, ular yuqori tutilish tezligi (90-95 foiz) va CO2 ni qattiq shaklda samarali uzoq muddatli saqlashni va'da qiladi, bu ko'k rangdan ko'ra shunchalik yaxshiki, ular "o'z rangiga loyiqdir". vodorod taksonomiyasi kamalak", firuza vodorod. Biroq, metan pirolizi hali ham tajriba bosqichida, yashil vodorod esa ikkita asosiy texnologiya - qayta tiklanadigan energiya (xususan, quyosh PV va shamoldan, lekin nafaqat) va elektrolizga asoslangan tez sur'atlarda kengaytirilmoqda.

Bugungi kunda aksariyat mamlakatlar va mintaqalarda elektr energiyasining eng arzon manbai bo'lgan qayta tiklanadigan energiyadan farqli o'laroq, yashil vodorod ishlab chiqarish uchun elektroliz keyingi o'n yoki ikki yil ichida sezilarli darajada kengayishi va uning narxini kamida uch baravar kamaytirishi kerak. Biroq, CCS va metan pirolizidan farqli o'laroq, elektroliz bugungi kunda tijoratda mavjud va uni sotib olish mumkin.hozirda bir nechta xalqaro yetkazib beruvchilar.

Yashil vodorod energiya yechimlari

"Yashil" vodorod iqtisodiyotiga energiya o'tkazish echimlarining afzalliklari nimada? Qanday qilib biz hozirda kulrang vodorod bilan yashil vodorod iqtisodiyotiga o'tishimiz mumkin?

Yashil vodorod energiya almashinuvining muhim qismidir. Bu keyingi shoshilinch qadam emas, chunki biz avvalo mavjud energiya tizimlarini dekarbonizatsiya qilish uchun qayta tiklanadigan elektr energiyasini joriy etishni yanada jadallashtirishimiz, arzon narxlardagi qayta tiklanadigan elektr energiyasidan foydalanish uchun energetika sektorini elektrlashtirishni jadallashtirishimiz, nihoyat elektrlashtirish qiyin bo'lgan tarmoqlarni dekarbonizatsiya qilishimiz kerak - og'ir sanoat, yuk tashish va aviatsiya kabi - yashil vodorod orqali.

Shuni ta'kidlash kerakki, bugungi kunda biz CO2 (va metan) emissiyasi yuqori bo'lgan katta miqdordagi kulrang vodorod ishlab chiqaramiz: mavjud vodorodga bo'lgan ehtiyojni karbonsizlantirishni boshlash, masalan, tabiiy gazdan ammiakni yashil ammiak bilan almashtirish ustuvor vazifa bo'ladi.

Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar yashil vodorod iqtisodiy raqobatbardosh bo'lgunga qadar o'tish yoqilg'isi sifatida ko'k vodorod tushunchasi haqida munozaralarni keltirib chiqardi. Qanday qilib yashil vodorod ko'k vodorodga nisbatan raqobatbardosh bo'ladi? Texnologiyani ishlab chiqish jarayonida qanday strategik investitsiyalar amalga oshirilishi kerak?

Birinchi qadam ko'k vodorodning kulrang o'rnini bosishi uchun signal berishdir, chunki CO2 chiqarish narxisiz kompaniyalar uchun murakkab va qimmat uglerodni ushlab turish tizimiga (CCS) va CO2 geologik omborlariga sarmoya kiritish uchun hech qanday ish joyi yo'q. Agar ramka past uglerodli vodorod (ko'k, yashil, firuza) kulrang vodorod bilan raqobatbardosh bo'lsa, savol tug'iladi: agar aktivlarga ega bo'lish xavfi bo'lsa, biz CCSga investitsiya qilishimiz kerakmi va yashil rang qanchalik tez arzonlashadi? ko'k.

Albatta, javob mintaqaga qarab farq qiladi. Sof nol dunyoda, tobora ko'proq mamlakatlar o'z zimmasiga olgan maqsad, ko'k vodorodning qolgan emissiyalari salbiy emissiyalar bilan qoplanishi kerak. Bu qimmatga tushadi. Bunga parallel ravishda, so'nggi paytlarda gaz narxi juda o'zgaruvchan bo'lib, ko'k vodorod narxi gaz narxiga yuqori darajada bog'liq bo'lib, nafaqat CO2 narxining noaniqligi, balki tabiiy gaz narxining o'zgaruvchanligiga ham ta'sir qiladi.

Yashil vodorod uchun esa, biz quyosh PV tarixiga o'xshash voqeaga guvoh bo'lishimiz mumkin. Bu kapitalni talab qiladi, shuning uchun biz qayta tiklanadigan texnologiyalar va elektrolizatorlarni ishlab chiqarishni kengaytirish orqali investitsiya xarajatlari bilan bir qatorda investitsiya xarajatlarini kamaytirishimiz kerak, shu bilan birga yashil vodorod investitsiyalari uchun kapital xarajatlarini kamaytirish uchun past xavfni yaratishimiz kerak. Bu ko'k vodorodning o'zgaruvchan va potentsial ortib borayotgan narxidan farqli o'laroq, yashil vodorodning barqaror, arzonlashishiga olib keladi.

Qayta tiklanadigan energiya texnologiyalari bugungi kunda etuklik darajasiga yetdi, bu esa butun dunyo bo'ylab raqobatbardosh qayta tiklanadigan elektr energiyasini ishlab chiqarish imkonini beradi, bu raqobatbardosh yashil vodorod ishlab chiqarish uchun zaruriy shartdir. Elektrolizatorlar hali ham juda kichik miqyosda joylashtirilgan bo'lsa-da, ularning narxini uch baravar kamaytirish uchun keyingi o'ttiz yil ichida uch darajaga ko'tarilishi kerak.

Bugungi kunda yashil vodorod loyihalari uchun quvur liniyasi 2030 yilgacha elektrolizatorlar narxini ikki baravar pasaytirish yo‘lida turibdi. Bu qayta tiklanadigan eng yaxshi manbalar joylashgan yirik loyihalar bilan birgalikda, raqobatbardosh yashil vodorodni keyingi {{1 }} yil. Bu ko'k vodorodga ko'p vaqt qoldirmaydi - bugungi kunda ham tajriba bosqichida - tajribadan tijorat miqyosiga o'tish, murakkab loyihalarni (masalan, uzoq muddatli geologik CO2 saqlash) tijoriy miqyosda va raqobatbardosh narxda qo'llash va investitsiyalarni qoplash uchun. keyingi 10-15 yil.

Bir qancha hukumatlar vodorod yoqilg'isi texnologiyalarini o'zlarining milliy strategiyalariga kiritdilar. Iqtisodiyotni dekarbonizatsiyaga o'tish va yuqori uglerodni ushlash stavkalari bo'lgan texnologiyalarni ta'minlash uchun ortib borayotgan talablarni hisobga olgan holda, yashil vodorodning ijobiy va salbiy tomonlarini baholovchi siyosatchilar va qaror qabul qiluvchilarga qanday maslahat berasiz?

Bizga yashil vodorod, xususan, sanoat, yuk tashish va aviatsiya uchun nol emissiyaga erishish uchun kerak bo'ladi. Biroq, bizga eng zarur bo'lgan narsa:

1) energiya samaradorligi;

2) elektrlashtirish;

3) qayta tiklanadigan energiya ishlab chiqarishning jadal o'sishi.

Bunga erishilgandan so'ng, biz ca bilan qolamiz. Talabning 40 foizi karbonsizlanishi kerak va bu erda bizga yashil vodorod, zamonaviy bioenergiya va qayta tiklanadigan manbalardan to'g'ridan-to'g'ri foydalanish kerak. Elektr energiyasini dekarbonizatsiya qilish uchun qayta tiklanadigan energiyani yanada kengaytirganimizdan so'ng, biz raqobatbardosh yashil vodorod ishlab chiqarish va minimal qo'shimcha xarajatlar bilan dekarbonizatsiya qilish qiyin bo'lgan tarmoqlarni ishlab chiqarish uchun qayta tiklanadigan energiya quvvatini yanada kengaytirish imkoniyatiga ega bo'lamiz.

Vodorod bilan bog'liq energiya texnologiyalari 2030 yilga borib rivojlanishini qayerda ko'rasiz? Vodorod bilan ishlaydigan tijorat transport vositalarini taxmin qila olamizmi?

Biz vodorodga talab allaqachon mavjud bo'lgan keyingi o'n yillikda yashil vodorodni tez o'zlashtirish imkoniyatini ko'ramiz: ammiak, temir va boshqa mavjud mahsulotlarni karbonsizlantirish. Vodoroddan foydalanadigan ko'plab sanoat jarayonlari, agar CO2 tegishli narxga ega bo'lsa yoki ushbu sektorlarni dekarbonizatsiya qilish uchun boshqa mexanizmlar o'rnatilsa, kulrangni yashil yoki ko'k bilan almashtirishi mumkin.

Yuk tashish va aviatsiya uchun vaziyat biroz boshqacha. Yashil vodorodga asoslangan, lekin neftdan ishlab chiqarilgan reaktiv yoqilg'isi va metanolga mohiyatan bir xil bo'lgan tomchilab yuboriladigan yoqilg'ilar mavjud samolyotlar va kemalarda minimal yoki hech qanday tuzatishlarsiz ishlatilishi mumkin. Biroq, bu yoqilg'ilarda CO2 mavjud bo'lib, uni biron bir joydan tortib olish va yonish paytida yana vodorodga qo'shish kerak: bu CO2 chiqindilari muammosini kamaytiradi, lekin hal qilmaydi. Sintetik yoqilg'ilarni 2030 yilgacha qo'llash mumkin, agar to'g'ri rag'batlantirilsa, emissiyaning kamayishi (barqaror etilmagan) qo'shimcha xarajatlarini oqlash uchun.

Kelgusi yillarda kemalar yashil ammiakga, yashil vodorod va havodagi azotdan ishlab chiqariladigan yoqilg'iga o'tishlari mumkin, unda CO2 yo'q, ammo dvigatellar va tanklarni almashtirish uchun investitsiyalar kerak bo'ladi va yashil ammiak hozirda ancha qimmat. mazut.

Vodorod (yoki ammiak) samolyotlari uzoqroqda va bular asosan yangi samolyotlar bo'lib, ular mavjud reaktiv yoqilg'ida ishlaydigan samolyotlarni almashtirish uchun aviakompaniyalarga sotilishi kerak - 2030 yilga borib amalga oshirish mumkin emas: bu ma'noda yashil reaktiv samolyotlar. Yashil vodorod va barqaror bioenergiya kombinatsiyasi bilan ishlab chiqarilgan yoqilg'i - yaqin kelajakda foydalanish mumkin bo'lgan echimlar.

Xulosa qilib aytganda, hozirgi va 2030 yilgacha dekarbonizatsiyani tezlashtirish bo'yicha asosiy harakatlar 1) energiya samaradorligi 2) qayta tiklanadigan energiya bilan elektrlashtirish 3) qayta tiklanadigan energiya ishlab chiqarishni jadallashtirish (qayta tiklanadigan elektr energiyasining arzon narxini yanada pasaytiradi) 4) barqaror energiya ko'lamini kengaytirishdir. , zamonaviy bioenergiya, shu jumladan, yashil yoqilg'i ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan CO2 5) kulrang vodorodning yashil vodorod bilan dekarbonizatsiyasini talab qiladi, bu esa miqyosni keltirib chiqaradi va elektroliz narxini kamaytiradi, yashil vodorodni raqobatbardosh qiladi va keyingi bosqichlarga tayyorlaydi. 2030-yillarda miqyosni kengaytirib, 2050 yilga kelib emissiyalarni aniq nolga etkazish maqsadiga erishing.

Jahon Iqtisodiy Forumi 2017 yildan beri toza vodorod kun tartibining uzoq yillik tarafdori boʻlib, shu jumladan, vodorod kengashini yaratishda, Mission Innovation bilan hamkorlikda vodorod innovatsiyalari boʻyicha Challengeni oʻrnatishda va birgalikda yaratishda yordam bergan. 2050 yilga borib kamaytirilishi qiyin boʻlgan tarmoqlarni nol emissiya darajasiga oʻtkazishga yordam berish uchun Mission Possible platformasining Energiyaga oʻtish komissiyasi. Bu yerda Toza vodorod tashabbusini tezlashtirish haqida koʻproq oʻqing.