イーロン・マスクは、低炭素エネルギー貯蔵のための水素の使用を却下するのは正しいのか間違っているのか？

状況は化石エネルギーから再生可能エネルギーに移行しています。 この重要な側面のXNUMXつは、ガソリン車またはディーゼル車による輸送と、バッテリーまたは水素で駆動される電気モーターへの移行です。 化石燃料産業は、持続可能な輸送の効率とコストについて懸念する必要があります。それは、石油生産の減少、そしておそらく石油およびガス産業自体に影響を与える可能性のある移行の速度を決定するからです。

イーロンマスクは電池を知っています。 彼はそれらを構築します：一方のブックエンドで車やトラックを推進し、もう一方のブックエンドで何百もの家庭や商業企業の電力を貯蔵して安定させるグリッドスケールの巨大なものに。

先週、12年2022月XNUMX日、 ムスクは言った 水素は「私がエネルギー貯蔵のために想像できる最も愚かなことです。」 マスクが過去数年間に同様の否定的なコメントをしたので、これは初めてではありません。 数年前、マスクは記者団に、水素燃料電池は「非常にばかげている」と語った。

ばかげた水素貯蔵のコメントは抜本的な声明でした。 マスクはグリッドスケールの電力貯蔵について言及していましたか？ または、電気自動車の保管に—車のトラックやバスなどのEV？ または両方？

水素エネルギーの用途と、バッテリーではなく電気を蓄える際の水素エネルギーの役割を詳しく見ていきましょう。

水素のグリッドスケールの貯蔵。

一見すると、マスクはグリッドスケールでの電力貯蔵について話していたように見えます。なぜなら、彼は水素貯蔵に必要となる液体または気体の水素燃料の巨大なタンクについて話していたからです。 別のレポート これをサポートします。

しかし、テスラが持っている大きなバッテリーを忘れないでください
TSLA
グリッドスケールでのビルドも巨大です。 当時、 世界最大の大型バッテリー テスラが2017年にオーストラリアのホーンズデールに建設し、100メガワット（MW）の電力を貯蔵しました。 2020年に150MWにアップグレードされました。

バッテリーは、南オーストラリア州の電力をほぼ炭素フリーにしている風力発電所からの電力を貯蔵して安定させます。 バッテリーは、8,000時間で24戸、または30,000時間でXNUMX戸以上に電力を供給できます。

しかし、マスクは自動車やトラックの動力源として水素について話していたのかもしれません…

車やトラックのEVの水素エネルギー。

EVの最も一般的な電源は、バッテリーに蓄えられた電力です。

しかし、電気は、水素が電池のようなセル内の酸素と反応して電気と水を生成する化学燃料電池から供給することができます。 さまざまな種類の燃料電池が存在します。 しかし、水素は可燃性であり、火災や爆発を引き起こす可能性があります。 燃料電池は、特にEVがクラッシュした場合、危険な場合があります。

水素燃料電池には、（1）リチウムイオン電池よりもはるかに大きなエネルギー貯蔵密度、（2）広い走行距離、（3）軽量で占有スペースが少ない、（4）再充電時間がはるかに短いという特定の利点があります。

困惑するツイッターのコメントで、今年の1月XNUMX日に、 マスクが発表 彼は水素燃料電池を使用するテスラ車を紹介するだろうと。 これは賢いエイプリルフールの冗談のようです。

EVバッテリーと水素燃料電池の本質的な長所と短所 文書化されている. 概要は次のとおりです。

「現代の自動車用バッテリーは、リチウムイオン250キログラムあたり33,200ワット時のエネルギーを蓄えることができます。 一方、100キログラムの水素には、XNUMXキロあたりXNUMXワット時が含まれます。 いいえ、それは間違いではありません。 はい、水素はリチウムイオン電池のXNUMX倍以上のエネルギー密度があります。」

「バッテリー駆動の電気自動車は驚異的に効率的です。 モデルにもよりますが、Well-to-Wheelの効率は約70〜80％です。 比較すると、水素燃料電池を動力源とする電気自動車（FCEV）は、全体的な効率が約30〜35％であり、非常に倹約的です。電気を水素に変換してから元に戻すことは決してないという事実は変わりません。バッテリーに直接供給するのと同じくらい効率的です。」

このレポートによると、燃料補給時間が短いことが水素燃料電池の節約になります。 現在の充電ステーションでは、6マイルの範囲のバッテリー駆動のセミトレーラーに燃料を補給するのに約500時間かかります。 しかし、トヨタとケンワースには、15分で燃料を補給できる水素セミトレーラーがすでにあります。 これは、ゼロカーボン長距離トラックのゲームチェンジャーです。

Hyzonによる水素トラック。

リチウムイオン電池は乗用車やその他の軽量EVの商用市場ですが、水素発電は軽量推進システムを使用した長距離輸送用にテストされています。

Hyzon Motorsは、ニューヨーク州ロチェスターにある会社です。 燃料電池の開発とトラックの製造。 Hyzonは、20年間の研究の結果、世界で最も出力が高く、重量が約半分、安価な燃料電池スタックを考案しました。

パイロットトラックは、2022年の今年までに道路に出ると予想されていました。最小のトラックの場合、5つの水素シリンダーを10つのラックに保管できます。 XNUMX番目のバージョンは、より長いトリップのためにXNUMX個の水素シリンダーを保持するように設計されています。

水素燃料の他のニーズ。

化石エネルギーから再生可能エネルギーへの移行の中で、グリーン電力を使用するために簡単に電化することができない、いわゆる衰退しにくいセクターが存在します。

長距離トラックと同様に、飛行機や船は、バッテリーが大きすぎたり重すぎたりして持ち運びできない場合があります。 水素には、ディーゼルまたはガソリンのXNUMXキログラムあたり約XNUMX倍のエネルギーが含まれています。

産業用石炭焚き炉は、グリーン電力で加熱するには高温または高すぎる。 石炭、石油、または天然ガスの代わりに、水素は高炉で必要とされる莫大な熱を提供するための燃料として機能することができます 緑の鋼を作成するには。 スウェーデンの鉄鋼メーカーSSABABは、ボルボカーズと協力して、化石を含まない鉄鋼を開発しています。 ボルボは、コンセプトカーでグリーンスチールをテストして使用する最初の自動車会社になります。 グリーン鋼の商業生産は2026年に開始される予定です。

緑と青の水素.

グリーン水素は水の電気分解によって作られますが、これは非効率的です。 マスクによると、必要なエネルギーの量–理想的にはグリーンであるはずの電気と水素を圧縮および液化するためのエネルギー–は驚異的です。

ブルー水素は、メタンガスから作られた代替形態です。 今日生産されている水素の99％は、緑色の水素よりもはるかに安価であるため、青色の水素です。 しかし、燃料やエネルギー貯蔵のための炭素を含まないソリューションとして提供される場合、それは誤った前提です。

メタンガスは、青色水素を製造するプロセスの原料として使用されます。 メタンは、ガスまたは石油の坑井の掘削と水圧破砕から発生します。坑井とパイプラインでのガスフレアとメタンの漏出は、地球温暖化を大幅に増加させる可能性があります。 したがって、XNUMXつの炭酸化石エネルギーを使用して、エネルギーから炭素を含まない水素を生成します。

しかし、メタンの化学分解により水素と副産物であるCO2が発生するため、完全に炭素が含まれているわけではありません。COXNUMX自体は、廃棄する必要のある主要な温室効果ガス（GHG）です。

これらのXNUMXつのネガの間に、水だけを生成するために燃焼する無炭素燃料があります。 プロセスを改善できるXNUMXつの方法は、たとえば、埋め立て地や牛糞などのバイオガス源からメタン原料を入手することです。

水素は持ち運び可能.

国際エネルギー機関（IEA） 別の利点を指摘した 水素貯蔵の。 液体としてコンパクトで、長距離の輸送にも注意が必要です。 たとえば、太陽光と風力の再生可能エネルギーの供給源が豊富なオーストラリアのような国では、電気分解によって水素を生成し、タンカーで東南アジアのエネルギー不足の都市に輸送することができます。

ニューメキシコでの水素生産

BayoTechは 実際に水素燃料を生成します ニューメキシコで。 BayoGas Hubは、化学メーカーや製油所に水素を供給する大規模な集中型プラントよりも、水素を安価で二酸化炭素排出量の少ない、より小型で効率的な発電機を主張しています。

原料は、炭素が負の水素を生成する可能性のあるクリーンな天然ガスまたはその他の再生可能なバイオガス源である可能性があります。

2022年には、1つの水素ハブが米国に配備されており、ネットワークを英国およびグローバルに拡大する計画があります。 BayoTechのネットワーク内の各水素ハブは、毎日5〜XNUMXトンの水素を生成します。 水素は、ガスボンベを運ぶ高圧輸送トレーラーでローカルに配送されます。

イリノイ州のシャンペーンアーバナ市では、大量輸送計画のために、ハイブリッドおよび水素燃料電池の電気バスが増えています。 市は2021年にXNUMX台の水素燃料電池バスを配備しました。

オンサイト水素発生器が完成する前。 BayoTechは提供するために呼び出されました ポータブル水素 高圧輸送トラックでは、従業員がバスをテストできるように燃料電池を充電しました。

BayoTechによると、水素燃料電池バスは従来のディーゼルバスと同様に機能しますが、テールパイプのGHG排出量はゼロです。 バッテリー駆動の電気モーターに対する利点には、300マイルの範囲、わずか10分の給油時間、および最大100台のバスに対応できる給油所が含まれます。

注目すべきは、8年のインフラ法で2021億ドルという巨額の資金が、クリーンな設備を整えるために割り当てられたことです。 水素ハブ、米国全体で少なくともXNUMXつ。

英国ティーズサイドでのBPの水素ビジョン.

2020年に、bpは、Energy Outlook 2020に要約されているように、統合企業として自らを再発明しました。

彼らの最新の再生可能なベンチャーはティーズサイド水素であり、イングランドの北東海岸にある産業の中心地を指しています。

　 ビジョンはティーズサイドのためのものです 航空、輸送、大型トラックの輸送用の主要な水素ハブになること–バッテリー電源を使用するのが難しいすべてのセクター。 しかし、この概念には、セメントや製鋼などの衰えるのが難しい産業のための力も含まれます。

当初の計画、H2Teessideと呼ばれ、生成することでした 青い水素 メタン、CH4の分解によって、CO2の副産物は、CCSと呼ばれるプロセスによって捕獲され、海の下に埋められます。

最近のHyGreenの追加により、水が電気分解されて 緑色の水素 と酸素。 これを使用すると、電気分解とクリーンな電気のコストがかかるため、これはより高価になります。

Bpは 理解に署名した ダイと
DAI
mler Truckは、英国の燃料電池水素トラックに必要なインフラストラクチャを開始します。

bpのティーズサイドプロジェクトは、英国政府の目標と一致しています。 HyGreenとH2Teessideを組み合わせると、1.5 GWの水素生産が可能になり、30年までに政府の目標である5 GWの2030％を達成できます。

要点。

青い水素の利点を損ない、かなりの二酸化炭素排出量を残すXNUMXつの大きな欠点があります。 現在、グリーン水素は高すぎます。

による Rystad Energy、現在は高価な、手頃な価格で環境に優しい水素燃料産業は、遅すぎるでしょう。 2050年までに、世界のエネルギーのわずか7％が水素になり、航空、海運、金属および化学工場に燃料を供給するニッチ産業にサービスを提供します。

水素の将来についてのリスタッドの限られた予測、およびエネルギーの貯蔵としてのイーロン・マスクの水素の非難にもかかわらず、水素はエネルギーの貯蔵において積極的な役割を果たすように思われる。

小規模および大規模な水素プロジェクトは計画段階にあるか、すでに稼働しており、さらなる革新により、低炭素の未来のニッチな要素としての水素の価値が確固たるものになります。