Tesla CEO Elon Musk가 베를린에서 열린 Axel Springer 시상식에 도착하여 손짓을 하고 있습니다. ... [+]
게티 이미지를 통한 풀 / AFP
환경은 화석 에너지에서 재생 에너지로 전환되고 있습니다. 이에 대한 주요 측면 중 하나는 휘발유 또는 디젤 차량을 통한 운송과 배터리 또는 수소로 구동되는 전기 모터로의 전환입니다. 화석 연료 산업은 지속 가능한 운송의 효율성과 비용에 대해 우려해야 합니다. 왜냐하면 이것이 석유 생산 감소와 석유 및 가스 산업 자체에 영향을 미칠 가능성이 있는 전환 속도를 결정할 것이기 때문입니다.
Elon Musk는 배터리를 알고 있습니다. 그는 한 북엔드에서 자동차와 트럭을 추진하고 다른 북엔드에서 수백 개의 가정과 상업 기업을 위한 전력을 저장하고 안정화하는 그리드 규모의 거대 장치로 추진합니다.
지난주인 12년 2022월 XNUMX일, 머스크는 말했다 수소는 "에너지 저장을 위해 내가 상상할 수 있는 가장 멍청한 것입니다." 머스크가 지난 몇 년 동안 비슷한 부정적인 발언을 했기 때문에 이번이 처음이 아닙니다. 몇 년 전 머스크는 기자들에게 수소 연료전지는 "매우 어리석은 일"이라고 말했다.
멍청한 수소 저장 논평은 포괄적인 진술이었습니다. 머스크는 그리드 규모의 전력 저장을 언급하고 있었나요? 아니면 전기 자동차(자동차, 트럭, 버스 등의 EV)에 보관할 수 있나요? 아니면 둘다?
수소 에너지의 응용과 배터리가 아닌 전기를 저장하는 역할에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
남호주 Hornsdale Power Reserve의 Big-Battery.
데이비드 박스
그리드 규모의 수소 저장.
얼핏 보면 머스크가 그리드 규모의 전기 저장에 대해 이야기하는 것처럼 보입니다. 왜냐하면 그는 수소 저장에 필요한 액체 또는 기체 수소 연료의 거대한 탱크에 대해 이야기했기 때문입니다. 다른 보고서 이것을 지원합니다.
하지만 Tesla가 제공하는 대용량 배터리를 잊지 마세요.
배터리는 남호주의 전기를 거의 탄소 배출 없이 만드는 풍력 발전소의 전력을 저장하고 안정화합니다. 배터리는 8,000시간 동안 24가구에, 30,000시간 동안 XNUMX가구 이상에 전력을 공급할 수 있습니다.
하지만 머스크는 자동차와 트럭의 동력원으로 수소에 대해 이야기했을 수도 있습니다…
자동차와 트럭 EV를 위한 수소 에너지.
지금까지 EV의 가장 일반적인 전력원은 배터리에 저장된 전기입니다.
그러나 전기는 배터리와 같은 전지에서 수소가 산소와 반응하여 전기와 물을 생산하는 화학 연료 전지에서 공급될 수 있습니다. 다양한 종류의 연료전지가 존재합니다. 그러나 수소는 가연성이므로 화재나 폭발을 일으킬 수 있습니다. 연료전지는 위험할 수 있으며, 특히 EV가 충돌할 경우 더욱 그렇습니다.
수소연료전지는 (1) 리튬이온 배터리보다 훨씬 더 큰 에너지 저장 밀도, (2) 더 넓은 주행거리, (3) 더 가볍고 더 적은 공간을 차지하며, (4) 훨씬 더 짧은 재충전 시간 등의 장점을 가지고 있습니다.
올해 1월 XNUMX일, 당황스러운 트위터 댓글에서 머스크 발표 수소연료전지를 사용하는 테슬라 자동차를 선보이겠다는 것이다. 이것은 영리한 만우절 농담인 것 같습니다.
전기차 배터리 vs 수소연료전지의 본질적인 장단점 문서화되어있다.. 요약은 다음과 같습니다.
“현대 자동차 배터리는 리튬 이온 250kg당 33,200와트시의 에너지를 저장할 수 있습니다. 한편, 100kg의 수소에는 XNUMXkg당 XNUMX와트시가 포함됩니다. 아니요, 그건 실수가 아닙니다. 그렇습니다. 수소는 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도가 XNUMX배 이상 높습니다.”
“배터리로 구동되는 전기 자동차는 놀랍도록 효율적입니다. 모델에 따라 약 70~80%의 휠-웰 효율성을 자랑할 수 있습니다. 이에 비해 수소 연료 전지 구동 전기 자동차(FCEV)는 전체 효율성이 약 30~35%로 상당히 절약됩니다. 전기를 수소로 변환한 다음 다시 다시 변환하는 것은 결코 불가능하다는 사실은 여전히 남아 있습니다. 배터리에 직접 전원을 공급하는 것만큼 효율적입니다.”
이 보고서에 따르면, 충전 시간이 짧아질수록 수소연료전지가 절약되는 것으로 나타났다. 현재 충전소는 6마일 범위의 배터리 구동 세미트레일러에 연료를 공급하는 데 약 500시간이 필요합니다. 하지만 토요타와 켄워스는 이미 15분 만에 주유할 수 있는 수소 세미트레일러를 보유하고 있습니다. 이는 탄소 제로 장거리 트럭 운송의 판도를 바꾸는 것입니다.
하이존(Hyzon)의 수소트럭.
리튬 이온 배터리는 승객 및 기타 경량 EV의 상용 시장이지만 수소 전력은 더 가벼운 추진 시스템을 갖춘 장거리 운송용으로 테스트되고 있습니다.
Hyzon Motors는 뉴욕주 로체스터에 위치한 회사입니다. 연료 전지를 개발하고 트럭을 만듭니다.. 하이존은 20년간 연구 끝에 세계 최고 출력, 무게는 절반 정도 가볍고, 가격은 절반 정도 저렴한 연료전지 스택을 개발했다.
파일럿 트럭은 2022년까지 운행될 것으로 예상되었습니다. 가장 작은 트럭의 경우 단일 랙에 수소 실린더 5개를 저장할 수 있습니다. 두 번째 버전은 장거리 여행을 위해 10개의 수소 실린더를 수용하도록 설계되었습니다.
수소 연료에 대한 기타 요구 사항.
화석에너지에서 재생에너지로 전환하는 과정에서 녹색 전기를 사용하기 위해 쉽게 전기화할 수 없는 소위 완화하기 어려운 부문이 존재합니다.
장거리 트럭뿐만 아니라 비행기, 선박도 배터리가 너무 크거나 무거워 휴대하기 어려운 경우입니다. 수소는 디젤이나 휘발유 XNUMXkg당 약 XNUMX배의 에너지를 함유하고 있습니다.
산업용 석탄 화력로는 녹색 전기로 가열하기에는 너무 뜨겁거나 너무 비쌉니다. 석탄, 석유, 천연가스 대신 수소는 용광로에 필요한 막대한 열을 제공하는 연료로 사용될 수 있습니다. 녹색 강철을 만들기 위해. 스웨덴 철강업체인 SSAB AB는 볼보자동차와 협력하여 화석연료 없는 철강을 개발하고 있습니다. 볼보는 컨셉카에 친환경 강철을 테스트하고 사용하는 최초의 자동차 회사가 될 것입니다. 친환경 철강의 상업생산은 2026년 시작될 예정이다.
녹색 수소 대 청색 수소.
그린수소는 물을 전기분해해 만들어지지만 이는 비효율적이다. 머스크에 따르면, 필요한 에너지의 양(이상적으로는 친환경이어야 하는 전기와 수소를 압축하고 액화하는 데 필요한 에너지)은 엄청납니다.
청색수소는 메탄가스로 만든 대체 형태입니다. 오늘날 생산되는 수소의 99%는 그린수소보다 훨씬 저렴하기 때문에 블루수소입니다. 그러나 연료나 에너지 저장에 대한 무탄소 솔루션으로 제공된다면 이는 잘못된 전제입니다.
메탄가스는 블루수소를 만드는 과정에서 공급원료로 사용된다. 메탄은 가스 또는 유정의 시추 및 파쇄 작업에서 발생하는데, 가스 플레어링과 유정 및 파이프라인의 메탄 누출이 지구 온난화를 크게 증가시킬 수 있습니다. 따라서 하나의 탄산화된 화석 에너지는 에너지로부터 탄소가 없는 수소를 생산하는 데 사용됩니다.
그러나 메탄의 화학적 분해는 수소와 그 자체로 처리해야 하는 주요 온실가스(GHG)인 부산물인 CO2를 생성하기 때문에 정확히 탄소가 없는 것은 아닙니다.
이 두 가지 단점 사이에는 연소되어 물만 생산하는 무탄소 연료가 있습니다. 공정을 개선할 수 있는 한 가지 방법은 예를 들어 매립지나 소똥과 같은 바이오가스 공급원에서 메탄 공급원료를 얻는 것입니다.
수소는 휴대 가능하다.
국제에너지기구(IEA) 또 다른 장점을 지적했다 수소 저장. 액체처럼 콤팩트하여 장거리로 조심스럽게 운반할 수 있습니다. 예를 들어, 호주와 같이 태양광 및 풍력 재생 에너지원이 풍부한 국가에서는 전기분해를 통해 수소를 생산하고 이를 유조선을 통해 동남아시아의 에너지가 부족한 도시로 운송할 수 있습니다.
뉴멕시코 주 앨버커키에 있는 BayoTech 수소 발생기.
바요테크
뉴멕시코의 수소 생산
바요텍은 실제로 수소 연료를 생산 뉴멕시코에서. BayoGas Hub는 화학 제조업체 및 정유소에 수소를 공급하는 대규모 중앙 집중식 플랜트보다 더 저렴하고 탄소 배출량이 적은 더 작고 효율적인 발전기를 주장합니다.
공급원료는 청정 천연가스 또는 탄소 음성 수소를 만들 수 있는 기타 재생 가능한 바이오가스 소스일 수 있습니다.
2022년 미국에 1개의 수소 허브가 배치되고 있으며 네트워크를 영국과 전 세계로 확장할 계획입니다. BayoTech 네트워크의 각 수소 허브는 매일 5~XNUMX톤의 수소를 생산합니다. 수소는 가스 실린더를 운반하는 고압 운송 트레일러를 통해 현지에서 배달됩니다.
일리노이주 샴페인-어바나(Champaign-Urbana)시는 대중 교통 계획을 위해 하이브리드 및 수소 연료 전지 전기 버스를 늘리고 있습니다. 시는 2021년 수소연료전지버스 XNUMX대를 배치했다.
현장 수소발생기가 완성되기 전. BayoTech가 요청하여 휴대용 수소 직원들이 버스를 테스트할 수 있도록 연료 전지를 충전하는 고압 운송 트럭에서.
BayoTech에 따르면 수소 연료전지 버스는 기존 디젤 버스만큼 성능을 발휘하지만 배기관 온실가스 배출은 전혀 없습니다. 배터리 구동 전기 모터에 비해 주행 가능 거리가 300마일, 연료 보급 시간이 단 10분, 최대 100대의 버스를 수용할 수 있는 주유소 등의 장점이 있습니다.
8년 인프라법에서 깨끗한 시설을 구축하기 위해 막대한 금액(2021억 달러)이 배정되었다는 점은 주목할 만합니다. 수소 허브, 미국 전역에 최소 XNUMX개가 있습니다.
영국 티스사이드에 있는 BP의 수소 비전.
2020년에 bp는 에너지 전망 2020에 요약된 것처럼 통합 회사로 재탄생했습니다.
그들의 최신 재생 가능 벤처 기업은 영국 북동부 해안의 산업 허브를 가리키는 Teesside 수소입니다.
XNUMXD덴탈의 비전은 Teesside를 위한 것입니다. 항공, 해운, 대형 트럭 등 배터리 전력을 사용하기 어려운 모든 분야의 운송을 위한 주요 수소 허브가 됩니다. 그러나 이 개념에는 시멘트나 제철과 같이 감소하기 어려운 산업에 대한 전력도 포함됩니다.
원래 계획H2Teesside라고 불리는 을 생성하는 것이 었습니다. 청색 수소 메탄인 CH4가 분해되는 반면, CO2의 부산물은 CCS라는 과정을 통해 포집되어 바다 밑에 묻힐 것입니다.
최근 HyGreen을 추가하면 물을 전기분해하여 녹색 수소 그리고 산소. 이는 전기 분해 비용과 이를 사용하는 경우 청정 전기 비용으로 인해 더 비쌉니다.
Bp는 양해각서를 체결했다 다이와 함께
bp의 Teesside 프로젝트는 영국 정부의 목표와 일치합니다. HyGreen과 H2Teesside를 합치면 1.5GW의 수소 생산을 생산할 수 있으며 30년까지 정부 목표인 5GW의 2030%를 달성할 수 있습니다.
테이크 아웃.
블루 수소의 이점을 방해하고 상당한 탄소 발자국을 남기는 두 가지 큰 단점이 있습니다. 지금 그린수소는 너무 비싸요.
에 따르면 리 스타드 에너지지금은 가격이 비싸지만 저렴하고 친환경적인 수소 연료 산업은 너무 늦을 것입니다. 2050년까지 전 세계 에너지의 7%만이 항공, 해운, 금속 및 화학 공장에 연료를 공급하기 위한 틈새 산업에 서비스를 제공하는 수소가 될 것입니다.
수소의 미래에 대한 Rystad의 제한적인 전망과 Elon Musk가 수소를 에너지 저장고로 비난했음에도 불구하고 수소는 에너지 저장에 적극적인 역할을 할 것으로 보입니다.
소규모 및 대규모 수소 프로젝트가 계획 단계에 있거나 이미 운영 중이며, 추가적인 혁신을 통해 저탄소 미래의 틈새 구성요소로서 수소의 가치가 더욱 확고해질 것입니다.
출처: https://www.forbes.com/sites/ianpalmer/2022/05/15/is-elon-musk-right-or-wrong-to-dismiss-hydrogen-as-a-storage-for-energy/