Green Hydrogen – พลังงานที่ปราศจากคาร์บอน

Hydrogen พลังงานสะอาดที่สามารถเผาไหม้โดยไม่มีการปล่อยคาร์บอน และยังเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนโดยสามารถแยก Hydrogen ได้จากน้ำ (H2O) ด้วยกระบวนการ Electrolysis โดยแยกอะตอมของ Hydrogen ออกจากโมเลกุลของ Oxygen

Green Hydrogen ทำขึ้นมาอย่างไร

องค์ประกอบของกระบวนการ Electrolysis ต้องการ น้ำ เครื่อง Electrolyzer และกระแสไฟฟ้า ซึ่งหากกระแสไฟฟ้านั้นมาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน ดังนั้น Hydrogen ที่ผลิตได้จึงเรียกว่าเป็น Green Hydrogen

แต่อย่างไรก็ตามปริมาณการผลิต Green Hydrogen เป็นเพียง ๑% ของปริมาณการผลิต Hydrogen ที่ผลิตขึ้นในแต่ละปี เนื่องจากกระบวนการ Electrolysis มีราคาแพงดังนั้นตลาดของเครื่อง Electrolyzers จึงเล็กมาก เมื่อเทียบกับกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ

การใช้งาน Green Hydrogen

Green hydrogen สามารถใช้ร่วมกับก๊าซธรรมชาติ ในการเผาไหม้ในโรงฟ้าพลังงานความร้อน หรือใช้ในการผลิตความร้อน และสามารถใช้ทดแทน Industrial Hydrogen (Blue Hydrogen) ที่ผลิตมาจากก๊าซธรรมชาติ แต่การใช้พลังงาน Hydrogen ก็ยังมีความยุ่งยาก เพราะการเก็บรักษาและการขนส่งทำได้ยาก และด้วยคุณสมบัติที่ติดไฟได้ง่ายมาก จึงต้องการพื้นที่เพื่อเก็บรักษาเพิ่มมากขึ้น และยังมีคุณสมบัติทำให้ท่อเหล็กเปราะแตก จึงต้องใช้ท่อชนิดพิเศษในการเดินระบบท่อส่งแก็ส และกระบวนการอัดความดันหรือลดอุณหภูมิให้อยู่ในรูปของเหลวยังต้องการใช้พลังงานในระดับสูง ซึ่งทำให้ต้องพิจารณาถึงความคุ้มค่าของการใช้ Green Hydrogen

Green Hydrogen แพงแค่ไหน

International Energy Agency (IEA) ได้ประเมินราคาของ Green Hydrogen ไว้ที่ USD$๓ – $๗.๕๐ ต่อกิโลกรัม เทียบกับกระบวนการ Steam Methane Reformation ซึ่งมีต้นทุนอยู่ที่ $๐.๙๐ – $๓.๒๐ ต่อกิโลกรัม ซึ่ง Green Hydrogen มีราคาที่แพงกว่ามาก โดยราคาของ electrolyzer ควรจะต้องลดราคาลงมาเพื่อให้ราคาของ Green Hydrogen ลดลงมาได้ ซึ่งอาจจะต้องใช้เวลาและจะต้องมีปริมาณความต้องการที่มากขึ้นด้วย โดย IEA ได้ประเมินว่า ราคาของ ectrolyzer จะลดลงมาครึ่งหนึ่งในช่วงปี ๒๐๔๐ จากราคาในปัจจุบันที่ $๘๔๐ ต่อ kilowatt อีกหนึ่งข้อจำกัดของ green hydrogen คือ ความต้องการพลังงานหมุนเวียนที่มีราคาถูกปริมาณมาก เนื่องจากการสูญเสียเชิงพลังงานในกระบวนการ electrolysis โดยบริษัท Shell ได้ประเมินประสิทธิภาพของ electrolyzer ไว้ที่ประมาณ ๖๐-๘๐%

ข้อสังเกต – ประเด็นที่น่าติดตาม

ถึงแม้กลุ่มผู้เชียวชาญมีความเห็นพ้องกันว่า เราไม่สามารถบรรลุเป้าหมาย decarbonized ได้อย่างสมบูรณ์ในระยะยาวถ้าปราศจาก Green Hydrogen ซึ่งการผลิต Green Hydrogen ต้องการพลังงานหมุนเวียนเป็นปริมาณมาก โดย International Renewable Energy Agency (IRENA) ได้ประเมินว่าโลกต้องการ Green Hydrogen คิดเป็นหน่วยพลังงานสูงถึง ๑๙ exajoules ในระบบพลังงานในปี ๒๐๕๐ โดยคิดเป็นปริมาณมวลของ Green Hydrogen สูงถึง ๑๓๓.๘ – ๑๕๘.๓ ล้านตันต่อปี ซึ่ง IRENA ได้คาดการณ์ว่าการเติบโตของพลังงานลมและแสงอาทิตย์ จะต้องมีอัตราการเพิ่มขึ้นเร็วกว่าในปัจจุบันอีก ๖ เท่า โลกจึงจะบรรลุเป้าหมายตามความตกลงปารีส ในปัจจุบันนี้ ปริมาณ Hydrogen ที่จำหน่ายเพื่อการใช้งานผลิตจากก๊าซธรรมชาติ และกระบวนการ Carbon Capture and Utilizations (CCUs) ซึ่งเรียกว่า Blue Hydrogen

บริษัทน้ำมันหลายแห่งมีศักยภาพในการผลิต Green Hydrogen และได้มีแผนที่จะดำเนินการแล้วบ้าง เช่น Shell Netherland ได้ยืนยันที่จะร่วมดำเนินการกับ Eneco โดยจะยื่นขอสัมปทานการผลิตไฟฟ้าจากโครงการ offshore wind เพื่อทำการผลิต Hydrogen และ บริษัท Lightsource ผู้ผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในเครือของ BP ได้มีแผนที่จะลงทุนสร้างโรงงาน Hydrogen ในออสเตรเลีย ขนาด ๑.๕ GW โดยจะใช้พลังงานลมและแสงอาทิตย์

ที่มา https://bit.ly/3fT0TH4

Write a comment

Green hydrogen, an alternative fuel generated with clean energy

What is Green Hydrogen?

Green hydrogen is a clean burning fuel that eliminates emissions by using renewable energy to electrolyse water, separating the hydrogen atom within it from its molecular twin oxygen.

How Is It Made

The process of electrolysis has to happen. This process requires water, a big electrolyzer and plentiful supplies of electricity. if this electricity comes from renewable sources, then the hydrogen is green; the only carbon emissions are those from the generation infrastructure.

However, not much green hydrogen is currently being produced; it currently accounts for less than 1of annual hydrogen production, according to Wood Mackenzie.

A challenge lies in the relatively small supply of electrolyzers and compared to more established production processes, electrolysis is very expensive, so the market for electrolyzers is small.

 How Do You Use It

Green hydrogen can be added to natural gas and burnt in thermal power or district heating plants. It can be used to replace the industrial hydrogen that gets made every year from natural gas.

However, storing and transporting green hydrogen is difficult; the highly flammable gas occupies a lot of space and can make steel pipes brittle. Because of this, specialised pipelines must be built, which is costly, pressurising the gas or cooling it to a liquid. These last two processes are energy-intensive and undermine green hydrogen’s round-trip efficiency.

How Expensive Is It?

The International Energy Agency put the cost of green hydrogen at USD$3 to $7.50 per kg, compared to $0.90 to $3.20 for production using steam methane reformation.

The cost of electrolyzers must be cut to reduce the price of green hydrogen, but this will take time and scale. However, the IEA says that electrolyzer costs could fall by half by 2040, from around $840 per kilowatt of capacity today.

Another problem is that green hydrogen requires very large amounts of cheap renewable energy because some is lost in the process of electrolysis.  Shellsays that electrolyzer efficiencies range from around 60-80%.

It is likely that developers, like Lightsource BP and Shell, will build green hydrogen production plants with dedicated renewable energy generation assets in high-resource locations.

Issues

Although a consensus has been reached that the world cannot be fully decarbonised in the long term without green hydrogen producing the quantities of green hydrogen that the world will need would require a massive amount of renewable energy as well.

According to the International Renewable Energy Agency (Irena), the world will need 19 exajoules of green hydrogen in the energy system in 2050- between 133.8 million and 158.3 million tons a year.

Annual growth rates of wind and solar are increasing, however it is nowhere near enough for the world to be in line with the Paris Agreement goals. “The share of renewables in the worlds’ total final energy consumption has to increase six times faster to meet agreed climate goals,” Irena wrote in a report last year.

With this, many argue, particularly within the oil and gas sector, that meeting ever- increasing energy demands with solely electricity is not going to be possible

The current argument for clean hydrogen is that the bulk of the required volume of energy will have to be produced by natural gas and CCUs, also known as blue hydrogen.

Several oil majors are struggling for pole position in green hydrogen development. For example, Shell Netherland confirmed in May that it had joined forces with energy company Eneco to bid for capacity in the latest Dutch offshore wind tender to create an enormous hydrogen cluster in the Netherlands. BP’s solar developer Lightsource also revealed that it plans to develop an Australian clean hydrogen plant powered by 1.5 gigawatts of wind and solar capacity.

Reference https://bit.ly/3fT0TH4

Write a comment