HÄNGT VON EINER EUROPÄISCHEN WASSERSTOFFWIRTSCHAFT AB!
Nachdem der Wirtschaftstheoretiker Jeremy Rifkin vor 17 Jahren den Aufstieg der Wasserstoffwirtschaft vorhergesagt hatte, konnte die Geschichte nicht mit ihm zusammenarbeiten. Die USA, die damals auf ausländisches Öl aus waren und dazu bestimmt waren, sich selbst zu entziehen, entwickelten hydraulisches Fracking und wurden zu einem Nettoölexporteur. Der Verbrauch fossiler Brennstoffe nahm weltweit zu, was auf die Nachfrage in Asien zurückzuführen ist. Keiner der Kraftstoffmängel oder Warteschlangen an Tankstellen kam zum Tragen, und die emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft auch nicht.
Wasserstoff ging anscheinend während des Aufstiegs von Sonnenkollektoren, Windkraft und Elektrofahrzeugen, den Lieblingen der grünen Energie, in den Winterschlaf. Rifkins Vorhersage schien bis vor kurzem weit vom Ziel entfernt zu sein.
Der Wasserstoff ist wieder explodiert und hat erhebliche Auswirkungen auf den Klimawandel und die Weltwirtschaft. Es hat eine Koalition von Unternehmen zusammengeschlossen, die ohne das Pariser Abkommen und die drohende Klimakatastrophe mit fossilen Brennstoffen verheiratet geblieben wären. Stattdessen gründeten CEOs der weltweit größten Energie-, Automobil-, Luftfahrt- und Industrieunternehmen 2017 auf dem World Economic Forum den Hydrogen Council .
Wie wir jetzt erfahren haben, ist Wasserstoff entscheidend für die Energiewende von Kohlenwasserstoffen zu Null Kohlenstoff. Europa wird zum Feldlabor für die Wasserstoffentwicklung. Aber ist der Aufstieg einer Wasserstoffwirtschaft diesmal real? Und wenn ja, was bedeutet das für den größten Handelsblock der Welt?
Das erste Element
Als Wasserstoff in den frühen 2000er Jahren an Bekanntheit gewann, stellten die Befürworter ihn als Kraftstoff für Privatfahrzeuge in Rechnung, der an Wasserstofftankstellen zum Nachfüllen von Brennstoffzellen anhalten sollte. Kritiker warnten davor, dass unsere Straßen mit Mini-Hindenburgs, die zum Zünden bereit waren, verstopft würden. Die Vision für Wasserstoff verblasste und kehrte dann stärker zurück.
Wissenschaftler, Regierungen, Investoren und Organisationen wie die Internationale Energieagentur sehen Wasserstoff als grüne Lösung für den Langstreckentransport per LKW, Schiff und Flugzeug, nicht nur per Auto. Es kann Erdgas zum Heizen ersetzen und fossile Brennstoffe bei der Eisen- und Stahlerzeugung ersetzen. Es ist auch ein brauchbarer Rohstoff für Chemikalien, Beton und Kunststoffe. Diese letzteren Anwendungen beinhalten das Kombinieren von Kohlendioxid mit Wasserstoff, um Kohlenwasserstoffe zu bilden, die wir sonst aus der Erde extrahieren würden. Idealerweise fangen wir das Kohlendioxid ein und leiten den Wasserstoff aus Wasser ab (dazu später mehr).
Noch besser ist, dass Wasserstoff wie Erdgas durch Pipelines transportiert oder wie Flüssigerdgas (LNG) für den Seetransport in Containern verpackt werden kann. Wasserstoffpipelines könnten neben bestehenden Erdgasleitungen gebaut werden, um potenzielle Kämpfe um die Landnutzung zu vermeiden.
Der Wasserstoff-Hype hat sich weit über Davos hinaus verbreitet. Das Forschungsunternehmen MarketsandMarkets schätzt, dass der Wasserstoffmarkt von 135,5 Mrd. USD im Jahr 2018 auf 199 Mrd. USD im Jahr 2023 wachsen wird, wobei die höchsten Wachstumsraten aus China, Japan und Südkorea stammen. Wan Gang, Chinas Vater von Elektroautos, sagte vor kurzem zu Bloomberg: "Wir sollten uns um die Gründung einer Wasserstoffgesellschaft bemühen".
Im Juli Japans Kawasaki Heavy Industries angekündigt , dass es auf Grund eine Anlage in Australien gebrochen hatte , die nach Japan wird verflüssigen und Schiff Wasserstoff bis zum Jahr 2020. Inzwischen rivalisierenden carmakers Toyota und Honda zusammen Brennstoffzelle Innovation und Infrastruktur in Japan zu erweitern. Premierminister Shinzō Abe beabsichtigt, Wasserstoff zum Star der Olympischen Spiele 2020 zu machen und ein olympisches Dorf mit 6.000 Einheiten zu betreiben .
Wenn Wasserstoff der Wundertreibstoff ist, nach dem es sich anhört, wie steht es Europa im Weg, ihn einzuführen?
Blau, grün und containerisiert
Heute gibt es zwei Formen von Wasserstoff: Blau, das von fossilen Brennstoffen abhängt, und Grün, die Version ohne Kohlenstoff. Wenn Wasserstoff der Welt helfen soll, die Ziele des Pariser Übereinkommens zu erreichen, muss er sich von blau zu grün entwickeln. Dies hat Auswirkungen darauf, wie Europa eine Wasserstoffwirtschaft aufbauen wird.
Blauer Wasserstoff entsteht durch Steam Methane Reforming (SMR), ein Prozess, bei dem Dampf mit Methan aus Erdgas unter Bildung von Wasserstoff und etwas Kohlendioxid reagiert. Die Union of Concerned Scientists behauptet, dass Wasserstoff aus SMR, der in Brennstoffzellen für Kraftfahrzeuge verwendet wird, eine geringere Kohlenstoffbilanz aufweist als Kohlenwasserstoffe, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden. Um klar zu sein, erfordert SMR die Speicherung von Kohlenstoff, was eine teure, unbewiesene Technologie ist.
Grüner Wasserstoff hingegen wird durch Elektrolyse hergestellt, bei der Wasser praktisch ohne Kohlenstoffemissionen in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Während sich SMR im Maßstab bewährt hat, ist dies bei der Elektrolyse nicht der Fall. Die Vision ist, dass die Elektrolyse durch Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft, Geothermie oder eine andere erneuerbare Quelle dies ändern würde.
Eine vielversprechende Elektrolysetechnik ist der Iod-Schwefel-Zyklus (IS-Zyklus), ein bewährtes dreistufiges Verfahren, bei dem Wasser in einem auf mindestens 850 ° C erhitzten Reaktor gespalten wird. Die Kosten für erneuerbare Energien sind die Randbedingung für die Umweltfreundlichkeit. Die Preise für erneuerbare Energien sinken so schnell, dass IS-Wasserstoff bereits an sonnen- und windreichen Orten wirtschaftlich sein könnte.
Es muss angemerkt werden, dass sich andere Wasserstoffproduktionsprozesse unter Verwendung von Algen, künstlicher Photosynthese und Biomassevergasung (dh Erhitzen von Pflanzenmaterial) in der F & E-Phase befinden. Zum einen hat Toyota in Zusammenarbeit mit dem niederländischen Institut für grundlegende Energieforschung ein Gerät entwickelt, mit dem Sonnenlicht Wasserstoff aus feuchter Luft erzeugen kann . Grüner Wasserstoff wächst hoffentlich bald. In der Zwischenzeit würde blauer Wasserstoff das Rückgrat einer Wasserstoffwirtschaft bilden.
Nachdem der Wirtschaftstheoretiker Jeremy Rifkin vor 17 Jahren den Aufstieg der Wasserstoffwirtschaft vorhergesagt hatte, konnte die Geschichte nicht mit ihm zusammenarbeiten. Die USA, die damals auf ausländisches Öl aus waren und dazu bestimmt waren, sich selbst zu entziehen, entwickelten hydraulisches Fracking und wurden zu einem Nettoölexporteur. Der Verbrauch fossiler Brennstoffe nahm weltweit zu, was auf die Nachfrage in Asien zurückzuführen ist. Keiner der Kraftstoffmängel oder Warteschlangen an Tankstellen kam zum Tragen, und die emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft auch nicht.
Wasserstoff ging anscheinend während des Aufstiegs von Sonnenkollektoren, Windkraft und Elektrofahrzeugen, den Lieblingen der grünen Energie, in den Winterschlaf. Rifkins Vorhersage schien bis vor kurzem weit vom Ziel entfernt zu sein.
Der Wasserstoff ist wieder explodiert und hat erhebliche Auswirkungen auf den Klimawandel und die Weltwirtschaft. Es hat eine Koalition von Unternehmen zusammengeschlossen, die ohne das Pariser Abkommen und die drohende Klimakatastrophe mit fossilen Brennstoffen verheiratet geblieben wären. Stattdessen gründeten CEOs der weltweit größten Energie-, Automobil-, Luftfahrt- und Industrieunternehmen 2017 auf dem World Economic Forum den Hydrogen Council .
Wie wir jetzt erfahren haben, ist Wasserstoff entscheidend für die Energiewende von Kohlenwasserstoffen zu Null Kohlenstoff. Europa wird zum Feldlabor für die Wasserstoffentwicklung. Aber ist der Aufstieg einer Wasserstoffwirtschaft diesmal real? Und wenn ja, was bedeutet das für den größten Handelsblock der Welt?
Das erste Element
Als Wasserstoff in den frühen 2000er Jahren an Bekanntheit gewann, stellten die Befürworter ihn als Kraftstoff für Privatfahrzeuge in Rechnung, der an Wasserstofftankstellen zum Nachfüllen von Brennstoffzellen anhalten sollte. Kritiker warnten davor, dass unsere Straßen mit Mini-Hindenburgs, die zum Zünden bereit waren, verstopft würden. Die Vision für Wasserstoff verblasste und kehrte dann stärker zurück.
Wissenschaftler, Regierungen, Investoren und Organisationen wie die Internationale Energieagentur sehen Wasserstoff als grüne Lösung für den Langstreckentransport per LKW, Schiff und Flugzeug, nicht nur per Auto. Es kann Erdgas zum Heizen ersetzen und fossile Brennstoffe bei der Eisen- und Stahlerzeugung ersetzen. Es ist auch ein brauchbarer Rohstoff für Chemikalien, Beton und Kunststoffe. Diese letzteren Anwendungen beinhalten das Kombinieren von Kohlendioxid mit Wasserstoff, um Kohlenwasserstoffe zu bilden, die wir sonst aus der Erde extrahieren würden. Idealerweise fangen wir das Kohlendioxid ein und leiten den Wasserstoff aus Wasser ab (dazu später mehr).
Noch besser ist, dass Wasserstoff wie Erdgas durch Pipelines transportiert oder wie Flüssigerdgas (LNG) für den Seetransport in Containern verpackt werden kann. Wasserstoffpipelines könnten neben bestehenden Erdgasleitungen gebaut werden, um potenzielle Kämpfe um die Landnutzung zu vermeiden.
Der Wasserstoff-Hype hat sich weit über Davos hinaus verbreitet. Das Forschungsunternehmen MarketsandMarkets schätzt, dass der Wasserstoffmarkt von 135,5 Mrd. USD im Jahr 2018 auf 199 Mrd. USD im Jahr 2023 wachsen wird, wobei die höchsten Wachstumsraten aus China, Japan und Südkorea stammen. Wan Gang, Chinas Vater von Elektroautos, sagte vor kurzem zu Bloomberg: "Wir sollten uns um die Gründung einer Wasserstoffgesellschaft bemühen".
Im Juli Japans Kawasaki Heavy Industries angekündigt , dass es auf Grund eine Anlage in Australien gebrochen hatte , die nach Japan wird verflüssigen und Schiff Wasserstoff bis zum Jahr 2020. Inzwischen rivalisierenden carmakers Toyota und Honda zusammen Brennstoffzelle Innovation und Infrastruktur in Japan zu erweitern. Premierminister Shinzō Abe beabsichtigt, Wasserstoff zum Star der Olympischen Spiele 2020 zu machen und ein olympisches Dorf mit 6.000 Einheiten zu betreiben .
Wenn Wasserstoff der Wundertreibstoff ist, nach dem es sich anhört, wie steht es Europa im Weg, ihn einzuführen?
Blau, grün und containerisiert
Heute gibt es zwei Formen von Wasserstoff: Blau, das von fossilen Brennstoffen abhängt, und Grün, die Version ohne Kohlenstoff. Wenn Wasserstoff der Welt helfen soll, die Ziele des Pariser Übereinkommens zu erreichen, muss er sich von blau zu grün entwickeln. Dies hat Auswirkungen darauf, wie Europa eine Wasserstoffwirtschaft aufbauen wird.
Blauer Wasserstoff entsteht durch Steam Methane Reforming (SMR), ein Prozess, bei dem Dampf mit Methan aus Erdgas unter Bildung von Wasserstoff und etwas Kohlendioxid reagiert. Die Union of Concerned Scientists behauptet, dass Wasserstoff aus SMR, der in Brennstoffzellen für Kraftfahrzeuge verwendet wird, eine geringere Kohlenstoffbilanz aufweist als Kohlenwasserstoffe, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden. Um klar zu sein, erfordert SMR die Speicherung von Kohlenstoff, was eine teure, unbewiesene Technologie ist.
Grüner Wasserstoff hingegen wird durch Elektrolyse hergestellt, bei der Wasser praktisch ohne Kohlenstoffemissionen in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Während sich SMR im Maßstab bewährt hat, ist dies bei der Elektrolyse nicht der Fall. Die Vision ist, dass die Elektrolyse durch Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft, Geothermie oder eine andere erneuerbare Quelle dies ändern würde.
Eine vielversprechende Elektrolysetechnik ist der Iod-Schwefel-Zyklus (IS-Zyklus), ein bewährtes dreistufiges Verfahren, bei dem Wasser in einem auf mindestens 850 ° C erhitzten Reaktor gespalten wird. Die Kosten für erneuerbare Energien sind die Randbedingung für die Umweltfreundlichkeit. Die Preise für erneuerbare Energien sinken so schnell, dass IS-Wasserstoff bereits an sonnen- und windreichen Orten wirtschaftlich sein könnte.
Es muss angemerkt werden, dass sich andere Wasserstoffproduktionsprozesse unter Verwendung von Algen, künstlicher Photosynthese und Biomassevergasung (dh Erhitzen von Pflanzenmaterial) in der F & E-Phase befinden. Zum einen hat Toyota in Zusammenarbeit mit dem niederländischen Institut für grundlegende Energieforschung ein Gerät entwickelt, mit dem Sonnenlicht Wasserstoff aus feuchter Luft erzeugen kann . Grüner Wasserstoff wächst hoffentlich bald. In der Zwischenzeit würde blauer Wasserstoff das Rückgrat einer Wasserstoffwirtschaft bilden.
Wenn der Preis und die Politik stimmen
Wenn alles nach Plan läuft, wird die Welt eine Wasserstoffwirtschaft aufbauen, indem sie mit blauen Methoden beginnt und zu grün übergeht. Schätzungen zufolge liegt der Break-Even-Strompreis für die Elektrolyse bei 0,03 bis 0,04 USD / kWh. Es gibt den richtigen Preis, aber was ist mit Politik?
In einem „ehrgeizigen“ -Szenario aus Wasserstoff Europa, Wirtschaftsverband würde Wasserstoff repräsentieren 24% des Energiebedarfs bis zum Jahr 2050, Europa ermöglichen soll, ihre Pariser Abkommen Ziele zu erreichen. Der Großteil der Nachfrage würde aus dem Transport und der Beheizung von Gebäuden stammen, und die europäische Wasserstoffwirtschaft würde bis 2050 einen Jahresumsatz von rund 820 Mrd. EUR und 5,4 Mio. Arbeitsplätze erwirtschaften.
Einige Gerichtsbarkeiten haben diesem Szenario Glaubwürdigkeit verliehen. Das H21-Projekt in Leeds beabsichtigt, eine englische Stadt mit 600.000 Einwohnern bis 2026 auf Wasserstoff umzustellen, indem lediglich die Erdgasinfrastruktur auf Wasserstoff umgestellt wird. Weniger beeindruckend, aber viel denkwürdiger: Eine italienische Pastafabrik hat in diesem Jahr Geschichte geschrieben, als sie ihre Pasta mit einer Kombination aus Wasserstoff und Erdgas kochte, die als Experiment in das italienische Gasnetz eingespeist worden war
Näher an meiner Heimat hat der Rotterdamer Hafen sein eigenes ehrgeiziges Experiment gestartet. Am 2. Juli 2019 debütierte der Hafen mit H-Vision, einem Plan zur Umwandlung Rotterdams von einer historischen Drehscheibe für fossile Brennstoffe in ein Zentrum für die Produktion und Verteilung von blauem Wasserstoff, der von SMR stammt. Schließlich hofft H-Vision, durch Elektrolyse, die mit Energie aus Offshore-Windparks oder einer anderen sauberen Quelle betrieben wird, grünen Wasserstoff zu produzieren. Die geschätzte Gesamtinvestition für einen Hub für blauen Wasserstoff beläuft sich auf 2 Mrd. EUR mit einem Emissionsminderungspotenzial von 16% bis 2030 (basierend auf der industriellen Tätigkeit von Rotterdam im Jahr 2018).
H-vision verlässt Rotterdam, um herauszufinden, wie CO2-Emissionen gespeichert werden können. Derzeit sieht der Plan vor , dass Rotterdam, Antwerpen und Gent Kohlendioxid in porösen Sandstein, der sich 3 km unterhalb des Meeresbodens befindet, in leere Gasfelder der Nordsee leiten. Ob dieses Kohlendioxid bereit ist, in den Felsen zu bleiben, ist eine offene Kontroverse.
Hier eine Überlegung: Mehrere wissenschaftliche Gremien, darunter das Intergovernmental Panel und Climate Change (IPCC ) , sind zu dem Schluss gekommen, dass jeder Weg zur Eindämmung der globalen Erwärmung innerhalb des idealen Ziels von 1,5 ° C ohne Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung unmöglich ist. Rotterdam könnte auch eine Vorreiterrolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen.
Geopolitik und Innovation
Die öffentliche Meinung, Politik und Innovation in Europa legen den Schluss nahe, dass eine Wasserstoffwirtschaft, die von einer Partnerschaft privater und öffentlicher Akteure getragen wird, dazu beitragen könnte, die Wirtschaft zu entschärfen, ohne das Wachstum einzudämmen. Wasserstoff spielt gut mit dem Sortiment der bereits eingesetzten umweltfreundlichen Technologien, einschließlich Elektrofahrzeugen, die auf den Kurzstreckentransport mit geringem Gewicht beschränkt sind.
Die Herausforderung für Europa besteht darin, zu entscheiden, wie und wo grüner Wasserstoff beschafft werden soll. Vorbehaltlich einer Revolution in der Wasserstofftechnologie muss Europa grünen Wasserstoff aus dem Ausland importieren.
Der Nahe Osten und Nordafrika mit ihrem Solarenergiepotential und ihrer Nähe zu Europa sind wahrscheinliche Quellen. Europa bleibt energieabhängig von Ländern, in denen Europa oder das Wohl des Klimas möglicherweise nicht im Mittelpunkt stehen. Ölstaaten können beschließen, die Kuh von fossilen Brennstoffen zu melken, bis es stirbt. Obwohl die USA, Kanada und Australien die wichtigsten Wasserstoffexporteure sein werden, wird Flüssigwasserstoff teurer sein als Wasserstoff in Rohrleitungen.
Als solches ist die Geopolitik einer europäischen Wasserstoffwirtschaft nicht ideal, aber nicht schlechter als eine Kohlenwasserstoffwirtschaft. Windparks in der Nordsee, wie die geplante Farm in der Dogger Bank, könnten Abhilfe schaffen. Die künstlichen Inseln, die für diese Windparks gebaut wurden, könnten hypothetisch Anlagen zur Erzeugung und Leitung von Wasserstoff beherbergen. Andernfalls könnten hocheffiziente Stromkabel Windstrom zur Verarbeitung zu Wasserstoff auf das europäische Festland übertragen.
Für einen Investor wie mich sind die technischen und geopolitischen Herausforderungen des Wasserstoffs eine riesige Chance für Unternehmer, Forscher und politische Entscheidungsträger. Obwohl ich nicht behaupten kann, wie sich die Wasserstoffwirtschaft entwickeln wird oder entwickeln wird, glaube ich, dass das Pariser Abkommen zum Scheitern verurteilt ist, wenn Wasserstoff nicht dem System der erneuerbaren Energien beitritt. Jeremy Rifkins Wasserstoffwirtschaft könnte noch bestätigt werden.
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