Снимка: iStock
Светът е на ръба на това, което може да се окаже най-важният му енергиен експеримент.
Ако предложенията за изграждане на нова индустрия, произвеждаща така наречения "зелен водород", успеят, може да имаме последната част от пъзела, за да предотвратим опустошителните климатични промени. Ако тези планове се провалят, на светът може да му се наложи да изхарчи стотици милиарди долари за да поправя "непоправими щети".
Ето защо има както вълнение, така и трепет около поредицата драматични съобщения за водород от Европа, Австралия и Чили през последните месеци. Само Европейският съюз предвижда до 2050 г. да похарчи 470 милиарда евро (558 милиарда долара) за зелен водород. Преместването на целия свят в една и съща посока би струвало поне два пъти повече.
Жизнеспособна зелено-водородна промишленост би могла да захранва производството на стомана, цимент и торове; камиони за гориво, влакове, кораби и самолети; и балансира базираните на вятър и слънце електрически мрежи - елеминирайки в този процес приблизително една четвърт от емисиите на въглероден двуокис в света.
Подобна перспектива би помогнала за декарбонизиране на части от икономиката, до които вятърът и слънчевата енергия трудно биха достигнали. Той също така ще осигури мощен нов източник на търсене на електроенергия с нулев въглерод, която захранва електролизираните клетки, разделяйки водата на кислород и зелен водород.
Обединени цветове на водорода
Бъдещето обаче е несигурно. В момента такъв електролитен водород едва ли е нещо повече от домашна индустрия. Повечето водоразделители се произвеждат ръчно и 99% от индустриалния водород в света не е зелен, а „сив“, произведен от газ или въглища, с въглеродни емисии. Най-големият производител на електролизатори, норвежкият Nel ASA, може да направи скромни 80 мегавата годишно. За да поставим света на път към нулеви емисии, ще трябва да инсталираме два милиона мегавата или повече.
Фактът, че подобна експанзивна визия се счита за дистанционно жизнеспособна, е признание за начина, по който възобновяемите източници и литиево-йонните батерии трансформират енергийната индустрия през последното десетилетие.
В средата на 2000 г., дори защитник на климатичните действия като британският икономист Николас Стърн не смята, че вятърът и слънчевата енергия могат да се конкурират икономически с изкопаемите горива до 2030 г. Нещата обаче се оказаха съвсем различни. От 2009 г. цената на несубсидираната слънчева енергия в САЩ е спаднала с 90%, а тази на енергията произвеждана от вятър - се е понижил със 70%, отбелязва Lazard Ltd. Цените на батериите са паднали с 87% за същия период, според BloombergNEF. Въглищата вече се оттеглят от енергийния сектор и много от най-големите независими петролни компании в света смятат, че търсенето на петрол е на или е близо до своя пик.
Ако зеленият водород може да се постигне възобновяеми енергийни източници и разходите за него спаднат от сегашните му нива от около 3 до 8 долара за килограм, има голям шанс да се конкурира със сивия водород, който струва само 1 долар. Рискът обаче е, че прогнозните намаления не се постигнат. Ако неуспешно внедряване или технически проблеми доведат до по-скромни икономии от мащаба, светът ще остане с наследство от неикономични заводи за производство на водород. На всичкото отгоре милиарди, които биха могли да бъдат похарчени за други технологии за декарбонизация, ще бъдат пропилени.
Кои от тези две бъдещи перспективи ще се материализират, определено зависи от закона на Райт, хипотеза за производството, датираща от ранните години на авиационната индустрия. В нея се посочва, че при всяко удвояване на кумулативната продукция цената на технологията има тенденция да спада с постоянен процент. Фабриките стават по-ефективни; увеличеното търсене води до икономии от мащаба; и по-големи обеми насърчават доставчиците да произвеждат суровини по-евтино. (По-известният закон на Мур, който предсказва драстичен спад в цената на изчислителната мощност, се разбира най-добре като частен случай на закона на Райт.)
Процентът на намаляване на разходите, известен като скорост на обучение, изглежда обяснява защо зараждащите се възобновяеми технологии могат да станат толкова евтини толкова бързо. Скоростта на обучение за слънчеви модули е около 28.5%, според BloombergNEF, което означава, че осемкратното увеличение на инсталациите ще намали разходите с близо две трети. Тогава спадът в цените предизвиква по-голямо търсене, насърчавайки по-нататъшни слънчеви инсталации и отново намалявайки разходите в добродетелния кръг. Изкопаемите технологии не могат да се конкурират с това предимство, тъй като най-голямата им компонента обикновено е самото гориво, където цените не показват дълготрайна тенденция на спад.
Ще следва ли зеления водород същия път като слънчевата, вятърната енергия и батерията? Има основателна причина да се смята, че това ще се случи. Първо, почти половината от цената на една зелена водородна централа ще дойде от възобновяеми генератори и батерии, които осигуряват захранване на електролизатора, и вече имаме много данни за скоростта на обучение там. По-голямата част от другата половина е самият електролизатор, а специалистите от BloombergNEF смятат, че те показват подобрения в диапазона от 18% до 20%, сравними с темповете на литиево-йонните батерии.
Все пак има потенциални проблеми. Хипотезата за скоростта на обучение се третира като сигурна сега, но само преди 15 години на нея се гледаше с повече съмнение. Цените на суровините могат да променят намаляването на разходите за дълги периоди - както видяхме през 2000-те години, когато цените на слънчевата енергия останаха неподвижни в продължение на десетилетие благодарение на недостига на полисилиций, необходим за производството на фотоволтаични пластини.
Сравнителният недостиг на кобалт все още може да провали предвидените намаления на цените на литиево-йонни батерии. Съвременните проекти на PEM електролизаторите - една от най-обещаващите технологии за производство на зелен водород - са силно изложени на цените на металите от платинена група и Nafion, синтетична мембрана, произведена от Chemours Co.
По-големият проблем може да е, че намаляването на разходите силно зависи от точността на изчисленията за скоростта на обучение и кумулативния капацитет и все още има недостиг на солидни данни, за да се направи този анализ.
Оценките на електролизните инсталации варират от около 170 мегавата до 20 000 мегавата. В първия случай инсталирането на 100 000 мегавата сплитери през следващото десетилетие би довело до десетократно удвояване на капацитета. При ниво на обучение от 18%, това трябва да намали разходите с близо 90%, правейки електролизаторите конкурентни на всяка алтернатива, базирана на изкопаеми горива. В последния случай ще видим само две или три удвоявания, което едва ли ще бъде достатъчно. Самите нива на обучение също показват значителни грешки. Технология с 24% степен на обучение, в горния край на оценките на електролизата, ще трябва да удвоят капацитета само четири или пет пъти, за да намали цените наполовина. С 12% степен на обучение, в долния край, трябва да увеличите инсталациите 50 пъти.
Тази несигурност може да доведе до изключително различни резултати. Ако съществуващият капацитет е нисък и степента на обучение е висока, зеленият водород може да революционизира енергията толкова драматично, колкото вятърът, слънчевата енергия и батериите. Ако съществуващият капацитет е висок и нивата на обучение са ниски, инвеститорите може да се откажат от технологията много преди тя да се увеличи критично.
Още по темата:
Прокурорите искат присъда от 21 години затвор за Бил Хуанг от Archegos