Koska uusiutuvan energian hinnat laskevat ja varastointitekniikat kypsyvät, vetypolttoaine kiinnittää uutta huomiota.

Jorgo Chatzimarkakis oli tankkaamassa vetypolttoainekennoa autossaan 50-plus tankkausasemat hajallaan Saksassa, kun Teslan kuljettaja, joka lataa oman autonsa, lähestyi.

Mies oli innoissaan nähdessään vetyä käyttävän auton toiminnassaan ja herättäen kysymyksiä. Chatzimarkakis, joka on pääsihteeri Vety Eurooppa, oli iloinen voidessaan vastata niihin, ja kaksi puhuivat useita minuutteja.

Siihen mennessä vetyauto täytettiin täydellisesti, kun taas Teslan kuljettaja joutui vielä odottamaan, kun akku latautui.

”Tämä on todellisuutta”, Chatzimarkakis sanoo. ”Nykyään polttoaineasemat ovat valmiita, auto on valmis, voin suunnitella matkaa Sveitsistä Tanskaan ja Norjaan ilman ongelmia.”

Vetykäyttöisen maailman visio on ollut lähempänä häiriöitä kuin Wile E. Coyote. 1923issa brittiläinen geneettinen JBS Haldane kuvitteli a vetyä tuottavien tuulimyllyjen verkosto voimaa Britannian, mutta siitä ei tullut mitään. 1970issa Etelä-Afrikan syntynyt sähkökemisti John Bockris käytti ensimmäistä kertaa termiä "vety-talous" puheessaan ja julkaisi myöhemmin kirja, jossa kuvataan, mitä aurinko-vetyä käyttävä maailma saattaa näyttää. Mutta jälleen, mikään ei muuttunut. 2002issa amerikkalainen taloudellinen ja sosiaalinen teoreetikko Jeremy Rifkin väitti, että vety voisi siirtyä öljystä ja että energian tulevaisuus on vetyä käyttävissä polttokennoissa.

Mutta teollisuus ei ollut valmis, sanoo Chatzimarkakis. ”Se oli todella pätevä, mitä Jeremy Rifkin sanoi, mutta poliitikot ja toimittajat haluavat aina nähdä todisteita”, hän sanoo. "Ja tuolloin se oli todella kaukana toteutumisesta, koska tutkimus ei ollut tarpeeksi edistynyt."

Vety on ikä

Ehkä vihdoin vety-hetki on saapunut.

Japani aikoo käyttää 2020in Tokion olympialaisia ​​esittelemään sen visio vetyyhteiskunnasta ja on investoinut US $ 348 miljoonaa euroa vetykäyttöisten tankkausasemien ja muun infrastruktuurin perustamiseen. Saksa on julkaissut maailman ensimmäisen vetykäyttöiset junat täydentää kasvavaa määrää vetypolttoasemat kautta maan. Sveitsi on ostaa 1,000-vetykäyttöisiä kuorma-autoja, Norja on ollut vetypolttoasemat 2006 ja Etelä-Korea ovat investoimalla 2.33 miljardia dollaria seuraavien viiden vuoden aikana perustaa vedyn tankkausasemia, polttoainekennoajoneuvoja, polttoainekennoja ja vetyä. Ja Australia on nähnyt sekä sen kansallinen tiedeyhtiö CSIRO ja johtava tutkija Alan Finkel erikseen ilmoittaa visioistaan ​​vetyä käyttävälle kansalliselle ja vientiteollisuudelle.

Coradia iLint aloitti vetykäyttöisen massaliikenteen tarjoamisen Saksassa 2018issa. Kuva: Alstom | R Frampe

Vedyn talouden ytimessä on uusiutuvista energialähteistä peräisin olevan sähkön, kuten aurinko-, tuuli- ja vesivoiman, käyttö veden jakamiseksi happeen ja vetyyn. elektrolyysin. Tätä "vihreää vetyä" voidaan sitten käyttää polttoainekennoissa sähkön tuottamiseen, ja polttoainekennoja voidaan käyttää yksittäin ajettaessa ajoneuvoja tai pinoja tukemaan tai jopa virtaa verkkoon. Mikä parasta, vetypolttoainekennojen tuottama pakokaasu on vettä, joka eräänä päivänä voidaan ottaa talteen ja kierrättää uudelleen elektrolyysiin.

Talous ja ilmasto

Joten mikä on muuttunut vihdoin veteen tuomaan maailmanlaajuisten energiasuunnitelmien eturintamassa? Jenny Hayward, CSIRO: n vanhempi tutkija ja sen kirjailija 2018in kansallinen vety-etenemissuunnitelma, sanoo suotuisammasta taloustieteestä on ollut merkittävä osa.

"Sinulla on tuotannon laskua kustannukset, mutta myös sinulla on hyötyä laskee kustannuksia," Hayward sanoo. Aurinkosähköstä ja tuulesta tuotetun sähkön hinta on laskenut dramaattisesti, mutta elektrolysaattoriteknologiat ovat myös tulleet paljon halvemmiksi, laajemmiksi ja tehokkaammiksi. Samalla vetypolttoainekennot parantavat sekä tehokkuutta että kustannuksia, hän sanoo.

Klikkaa nähdäksesi Yhdysvaltain energiaministeriön infografian vetypolttoaineista.

Toinen merkittävä tekijä on kasvihuonekaasupäästöjen huomattava vähentäminen, sanoo John Andrews, kestävä energia-asiantuntija ja professori RMIT-yliopistossa Melbournessa, Australiassa.

”On niin tärkeää pitää sen käyttöönotto sidoksissa siihen, että se on osa ratkaisua ilmastonmuutoksen torjumiseksi”, Andrews sanoo. ”Kyse ei ole vain vaihtoehtoisen polttoaineen saamisesta; kysymys on nollapäästöisten polttoaineiden ja energiajärjestelmän saamisesta. "

Vedyn mukauttaminen polttoaineeksi ei ole ollut helppoa. Huolimatta vuosisadan ajan vety-talouden etsimisestä on ollut joitakin merkittäviä teknisiä haasteita, jotka on ratkaistava päästä tähän pisteeseen - ja se on vielä alkuaikoina.

Tallennusongelman ratkaiseminen

Keskeinen kysymys vedyn käyttämisessä kuljetuksissa on ollut Levytila. Vielä viime aikoina on mahdollista purkaa vety tarpeeksi pieneksi ja tarpeeksi kevyeksi säiliöksi, joka mahtuu matkustajaajoneuvon takaosaan, mutta jossa on kuitenkin riittävästi energiaa polttoaineeksi kyseiselle autolle vähintään 300-mailiin.

”Aina ajateltiin, että olisi erittäin vaikeaa saada vetyä, joka voisi voittaa Yhdysvaltain energiaministeriön tavoitteet käytettäväksi vetypolttoaineella toimivien autojen kanssa”, Andrews sanoo. Sitten tuli a korkeapainesäiliö valmistettu kehittyneistä komposiiteista, jotka kykenivät täyttämään ja jopa ylittämään vaatimukset.

Polttoaineen varastointi on ollut suuri haaste vetykäyttöisille kuljetuksille. Viimeaikaiset parannukset ovat laajentaneet henkilöautojen valikoimaa yli 300-mailia per täyttö. Kuva © iStockphoto.com/Tramino

"Luulen, että ihmiset saivat istua ja sanoa" kyllä ​​", on mahdollista käyttää sellaista varastointimuotoa, jota voitaisiin käyttää veteen kuljettamiseen ajoneuvossa ja joka tarjoaa tavanomaiseen autoon verrattavan alueen ja jolla on täyttöaika - tämä on kriittinen vedyn etu - vain muutaman minuutin, hän sanoo.

Vetypolttoainekennot vastaavat nyt tai jopa ylittävät tavanomaisten bensiini- tai dieselmoottorien ajoneuvot; Toyota väittää, että Mirai saa noin 312 kilometriä vetysäiliöstä. Tämä tekee niistä paljon houkuttelevamman mahdollisuuden pitkän matkan matkalle kuin sähkökäyttöinen akkukäyttöinen ajoneuvo.

Se tekee niistä myös kannattavan vaihtoehdon kovempiin ajoneuvoihin, sanoo koordinaattori Lisa Ruf Vetyliikkuvuus Euroopassa ja Element Energyn pääkonsultti Yhdistyneessä kuningaskunnassa.

”Kuorma-autojen, taksien, hätätilanteissa käytettävien palveluiden toiminnassa on oltava tavanomaisiin ajoneuvoihin verrattava valikoima ja tankkausaika”, hän sanoo. Lontoon Metropolitan Police, joka tänä vuonna osti 11-vetypolttoainekennoja. 

Ruudukon syöttäminen

Vetyä tutkitaan myös keinona auttaa ylläpitämään uusiutuvista energialähteistä peräisin olevan energiamerkin vakautta, kuten presidentti Morry Markowitz toteaa. Polttokenno- ja vetyenergialiitto Yhdysvalloissa

”Koska aurinko ei loista koko ajan ja tuuli ei puhalla, uusiutuvilla energialähteillä on ajoittainen ongelma, joten sinun täytyy pystyä löytämään tapa tallentaa luotuja elektroneja”, hän sanoo. Ylimääräistä sähköä voidaan käyttää elektrolyysin tehostamiseen ja vedyn tuottamiseen, jota voidaan käyttää polttoainekennoyksiköissä tai kiinteissä polttoainekennoissa tai jotka on varastoitu kuljetusta varten.

Tämä skenaario on erityisen houkutteleva syrjäisille alueille, kuten Australiassa sijaitseville retkeilykaupungeille, jotka muuten riippuvat dieselmoottoreista. Kaupungit, jotka käyttävät uusiutuvia energialähteitä ja vedyn varastointia, voisivat pian tulla kustannustehokkaiksi, varsinkin kun dieselöljyn hinta nousee, sanoo Hayward.

Kaasuyhtiöt tarkastelevat myös vetyä maakaasun mahdollisena vaihtoehtona, joka voisi hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria. sitten he eivät luota dieseliin tuleviin kuorma-autoihin, he tarvitsevat vain uusiutuvia energialähteitään ”, hän sanoo. "Heillä voisi olla järjestelmä, jossa heillä on polttoainekenno ja ne palauttavat veden, joten se on itsenäinen järjestelmä."

Kaasuyhtiöt tarkastelevat myös vetyä maakaasun mahdollisena vaihtoehtona, joka voisi hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria.

”Erityisesti, jos aiomme mennä suuriin päästövähennystavoitteisiin, heillä on kaikki tämä kaasuinfrastruktuuri siellä, jossa sitä ei käytetä”, Hayward sanoo. ”Mikä on mielenkiintoista kaasunjakeluverkostoissa, jos ne on valmistettu PVC-putkista, sinulla voi olla 100-prosenttinen vety, vaikka laitteita ja mittareita olisi muutettava.”

Hindenburgin vaikutus

On mahdotonta puhua vedystä käsittelemättä huoneeseen liittyvää blimpia, mitä Markowitz kutsuu "Hindenburgin vaikutukseksi". Näyttävä vetypolttoinen inferno, joka oli Hindenburgin lento-onnettomuus New Jerseyssä 1937issa, vaivaa edelleen vetyteollisuutta ja kysymystä Vedyn taloutta koskevissa keskusteluissa väistämättä syntyy vedyn syttyvyys- ja turvallisuusongelmia.

Mutta Markowitz sanoo, että vetyteknologia on nykyään pitkälle edennyt kyseisen aikakauden vetytekniikasta.

”Kehittyneitä materiaaleja, kuten hiilikuitu- säiliöitä, antureita, tietokoneita ja muita asioita, on parannettu niin dramaattisesti… vetyä koskevan turvallisuuden ei pitäisi edes olla ongelma”, hän sanoo. ”Kuljetussektorilla ja muilla alueilla vetyajoneuvot täyttävät tai ylittävät nykyään tiensä.”

On myös huolissaan siitä, että vedyn lisääntynyt otto voi vaikuttaa otsonikerrokseen. 2003 tutkimus ehdotti, että jos kaikki fossiilisten polttoaineiden energiantuotanto korvattaisiin vedyllä, kaasun vuotaminen ilmakehään voisi reagoida hapen kanssa muodostaen vesihöyryn, joka voisi häiritä otsonikerrosta huomattavalla määrällä.

Toinen usein vetystä tehty kritiikki on, että huomattava määrä on edelleen tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla. Yhdysvalloissa suurin osa vedystä tuotetaan kutsutun prosessin avulla maakaasun uudistaminen, jossa maakaasu reagoi korkean lämpötilan höyryn kanssa tuottamaan vetyä, hiilimonoksidia ja pienen määrän hiilidioksidia. Se voidaan tehdä myös ruskohiilen kaasuttaminen, joka johtaa myös CO: iin₂ tuotantoon.

”Jos noudatat jompaakumpaa näistä reiteistä saadaksesi vetyä, siellä on joitakin hiilidioksidipäästöjä, jotka tulevat näistä reiteistä, joten ainoa tapa, jolla voit tehdä nollapäästön, on yhdistää se hiilidioksidin talteenottoon ja varastointiin”, Andrews sanoo. "Ja se on vielä suuri kysymys siitä, voiko se olla elinkelpoinen, olipa se sitten turvallista ja että voimme pitää hiilidioksidia tuhansia vuosia maan alla ja onko se koskaan taloudellista."

Mitattu lähestymistapa

Vetyä koskevista keskusteluista on kiire, mikä heijastaa laajaa tunnustusta siitä, että liikenteen hiilidioksidipäästöjä on tarpeen vähentää, Ruf sanoo. Hän väittää, että vaikka pöydällä on useita ratkaisuja, vety pystyy käsittelemään kysymyksiä, joita muut tekniikat eivät voi tehdä niin helposti tai kustannustehokkaasti.

Mutta vaikka vedyn potentiaalista on paljon jännitystä, Ruf myös suosittelee mitattua lähestymistapaa.

”Ongelma, jonka olemme luulleet vetypolttoaineen soluteknologian tukemiseen, on se, että meidän on oltava varovaisia ​​hypeestä ja meidän on kyettävä hallitsemaan odotuksia”, hän sanoo. ”Se vie aikaa ja investointeja. Se ei tapahdu yön yli, mutta pitkällä aikavälillä se on erittäin hyvä ratkaisu. ”

Tämä artikkeli on alun perin ilmestynyt Ensia

Author

Bianca Nogrady on freelance-journalisti, joka ei ole vielä täyttänyt tutkimusta, jota hän ei löydä kiehtovaa. Hän kirjoittaa moniin eri toimipaikkoihin, mukaan lukien Luonto, vartija, australialainen maantieteellinen, BBC Future ja Australian Broadcasting Corporation.  twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Toimittajan huomautus: Kirjoittaja on kirjoittanut CSIRO: lle aiemmin sopimuksen, vaikka se ei liittynyt vetypolttoaineeseen.

Tämän tekijän kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon