Vätgas ökar i energiövergången, men det kan bli översålt

Vad vi visste innan.

Följande aspekter av väte har undersökts tidigare.

Rystad Energi förutspådde för två år sedan att flytande väte kommer att hitta en plats vid 2050-bordet men bara stå för 7 % av den totala rena energin som behövs. Dessa 7 % är en nisch för rent bränsle för svårbekämpad luftfart, havsfartyg och cement- och stålindustrier.

Flytande väte har två stora fördelar: en, energin finns i en tät form. För det andra brinner det i luft till vatten utan koldioxidutsläpp.

Vätgas är väl lämpat för produktion av stora olje- och gasbolag eftersom de redan vet hur man producerar och distribuerar en annan gas – naturgas – och de har djupa fickor.

Vad vi vet nu.

DNV i sin årsredovisning¹ i slutet av 2022 uppskattade flytande väte endast 5 % (inte 7 %) av behovet av ren energi till 2050.

Som Bloomberg Green har skrivit finns det anledningar till varför väte inte har blivit mainstream ännu, som vind och sol har. En är kostnad: grön produktion genom elektrolys av vatten är dyr och elektrolys är en ineffektiv teknik.

För det andra är blått väte inte klimatvänligt. Även om det är billigare än grönt väte, kräver blått väte energi för att producera och bryta ned metan till väte plus CO2, och CO2 måste bortskaffas, vanligtvis genom CCS (kolavskiljning och lagring). Båda ändarna av väteproduktionskedjan handikapp de "rena" i detta vätealternativ.

Tre, de flesta maskiner och industrier är inte anpassade för att använda väte. Det är en extra kostnad att rigga upp en konventionell bil för att bränna vätgas istället för bensin, eller att anpassa maskiner i en industributik för att bränna vätgas istället för naturgas.

Vätgas är en naturlig passform för olje- och gasbolag på grund av deras stora erfarenhet av naturgas men också för att de gjorde enorma vinster 2022 och har råd att ta risker i nya satsningar.

Dystra kostnadsprognoser för väte.

En färsk artikel innehåller utdrag från DNV:s Energy Transition Outlook¹ 2023. Huvudpunkterna är:

· Att nå 5 % av den globala efterfrågan på ren energi till 2050 kommer att kosta över 7 biljoner dollar för produktion inklusive nya ammoniakterminaler plus rörledningar.

· Det mesta av vätgas kommer att användas i tillverkningen.

· Väte och ammoniak kommer tillsammans att utgöra ungefär hälften av de globala fraktbränslena, en av kategorierna som är svåra att minska.

· Mer än 50 % av de globala vätgasledningarna kommer att återanvändas från naturgasledningar.

· Latinamerika och Mellanöstern och Nordafrika kommer att bli exportörer av väte eller ammoniak eftersom de har stora territorier tillgängliga för förnybar energi som vind och sol för att göra väte genom elektrolys.

· I Europa kommer stora länder som Tyskland, Frankrike och Spanien att ha 2030 mål på 4-6.5 Gw inhemsk väteproduktion.

· Storbritannien med sitt stora nätverk av gasledningar kommer att kunna byta från naturgas till vätgas.

· EU-planer inkluderar 6 Gw elektrolysatorkapacitet till 2024, upp till 40 Gw 2030.

Översåls väte?

Så översåls väte? Även om vätebränsle skapar mer spänning än sol eller vind, är 7 % av den totala prognosen för ren energi för väte år 2050 en ganska liten andel av totalen. Lägg till detta de alltför höga kostnaderna som förutspås för att få vätgas på nätet gör det frestande att erkänna att väte säljs över som ett rent bränsle för 2050.

Låt oss ta en titt på vätgasaktiviteter i några länder, av vilka olje- och gasindustrin är involverad i.

Vätgasplaner i Europeiska unionen (EU) kontra USA

Den totala globala produktionen av väte är cirka 90 miljoner ton per år nu. IEA (International Energy Agency) förutspår att detta kommer att behöva öka till 180 miljoner ton per år till 2030 för att uppnå netto-noll koldioxidutsläpp till 2050.

Nästan alla cirka 10 miljoner ton väte per år som produceras nu i USA används av industrin för att raffinera petroleum, behandla metaller, producera gödningsmedel och bearbeta livsmedel.

Men det mesta av dagens produktion, 99 %, är blått väte som inte är kolfritt, som beskrivits tidigare. Grönt väte produceras genom elektrolys av vatten och är i stort sett kolfritt, om det drivs med förnybar el.

EU har varit snabba med att anpassa sig till elektrolys för grönt väte, i stort sett kolfritt. Men EU har varit långsam med att svara på de massiva vätgasinvesteringarna som tillhandahålls av USA:s Inflation Reduction Act (IRA) som styr hela 369 miljarder dollar till program för grön energi.

Globalt, säger artikeln, har endast 1 % av de planerade vätgasprojekten, som uppgår till 1 Tw (Terrawatt), börjat byggas. Ungefär en fjärdedel av detta kommer 269 Gw (Gigawatt) att vara online år 2030. Tillväxten kommer att kännas som en revolution, eftersom dagens vätgasproduktion bara är 0.45 Gw.

Den förutspår också att kostnaden för grönt väte kommer att sjunka från 6-8 euro/kg idag till under 3 euro/kg år 2050.

Vätgasnav i USA

Förutom de vanliga fördelarna med infrastrukturkoncentration är konceptet med vätehubbar att kompensera för faror och kostnader för att transportera väte, som är mycket brännbart, över stora avstånd.

Den amerikanska kongressen anslog 8 miljarder dollar från infrastrukturlagen från 2021 till DOE (Department of Energy) för att stödja minst fyra demonstrationsprojekt som involverar väteproducenter, slutanvändare och den infrastruktur som förbinder dem. DOE har redan finansierat en iögonfallande 400 projekt inom väte av universitet, nationella laboratorier och industri och de nya naven kommer att luta sig mot denna information.

Ansökningar om full finansiering skulle lämnas in i april 2023. Fyra privata allianser, såväl som många delstatsregeringar som är allierade med industrin, och några allierade med andra stater, har ansökt. Den initiala DOE-finansieringen ska inte överstiga 1.25 miljarder dollar per nav, vilket är en enorm summa pengar. De räknar med att välja 6-10 regionala hubbar med en sammanlagd finansiering på 6-7 miljarder dollar.

Ett nav kallas HyVelocity Hub centrerad längs den amerikanska Gulf Coast, och organiserad av Chevron
CLC
och flera privata företagspartners inklusive ExxonMobil
XOM
och Mitsubishi. De skulle utnyttja ett nätverk av 48 väteproduktionscenter (den största i världen) plus 1,000 XNUMX miles av dedikerade vätgasrörledningar längs Louisianas och Texas kuster.

Ett mål är att lösa DOE:s utmaning, kallad Hydrogen Shot, att tillverka 1 kg väte samtidigt som det släpper ut mindre än 2 kg koldioxid. Ett annat mål är att minska kostnaden för vätgas med 80 % – till 1 USD/kg inom 10 år.

Program som ovan har fångat industrins uppmärksamhet över de amerikanska skattelättnader som erbjuds av IRA kan generera 100 miljarder dollar i produktion av rent väte – utöver de 8 miljarder dollar som kongressen anslagit från Infrastructure Act.

Andra vätgashubbar som behöver övervakas har sammanfattats mycket kort av Reuters Events². Deras lista inkluderar:

Trans Permian och Horizons Clean Hydrogen Hub: har stark koppling till West Texas olja och gas.

HyBuild Los Angeles

HyGrid-projektet

HALO Hydrogen Hub: Delstaterna Arkansas, Louisiana och Oklahoma har en lång historia av att producera och transportera olja och gasvätskor.

Navet Advanced Clean Energy Storage

Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

Southeast Hydrogen Hub

De flesta av dessa projekt involverar energibolag eller icke-vinstdrivande projekt som sponsras av staden eller staten och många har inbyggt universitetsstöd.

DOE:s utlysning av projekt tog emot 79 ansökningar², men bara 33 av dessa inbjöds att gå vidare till formella ansökningar senast i april 2023. Det slutliga urvalet av mindre än 10 hubbar kommer att ske under andra halvan av 2023.

Det är tydligt att intressenter över hela landet har fångat vätgasvisionen. USA har förbundit sig till en framtid för vätgas och vill leda världen i denna omställning.

I en framtida artikel kommer vi att beskriva särskilda olje- och gasbolags aktiviteter inom väteproduktion.

takeaways

Vätgasvisionen är ambitiös – eftersom den är svår att producera, farlig att lagra och transportera och dyr.

Den koldioxidsnåla versionen av väte kallas grönt väte, vilket är dyrt, eftersom det är en ineffektiv process baserad på elektrolys av vatten. I princip all nuvarande väteproduktion är blå väte men detta har nackdelar med höga koldioxidutsläpp i början och slutet av produktionsprocessen.

Men väte är ingen silverkula. En vätgasindustri kan ta en stor bit av de 5–7 % svåra att minska utsläppen av världens energi till 2050, men den största delen av de totala utsläppen finns fortfarande kvar: 93–95 %.

Referenser.

1. DNV, Energy Transition Outlook 2022, Oktober 13, 2022.

2. Reuters händelser: Vätestaterna i Amerika, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 april 2023.pd