Масштабирование зеленого водорода в посте

Чистый водород — это набор технологий ранней стадии, которые потенциально могут стать «швейцарским армейским ножом» для долгосрочной декарбонизации в США. Он может ускорить декарбонизацию США, заменив традиционный водород в текущих промышленных применениях в краткосрочной перспективе и заменив различные виды топлива и сырья в долгосрочной перспективе, но для достижения необходимых уровней потребуется значительная политическая и инвестиционная поддержка. Налоговая льгота на производство чистого водорода, включенная в недавно принятый Закон о снижении инфляции (IRA), является значимым шагом на пути к обеспечению места для чистого водорода в экономике США. Теперь Служба внутренних доходов (IRS) пытается решить, как учитывать выбросы парниковых газов (ПГ) при производстве электроэнергии, используемой для производства электролитического водорода (один из типов чистого водорода, часто называемый зеленым водородом). ).

В этой заметке мы обсуждаем компромиссы для решений, которые принимает IRS. Чтобы зеленый водород сыграл роль в безуглеродном будущем, США необходимо получить опыт строительства и установки электролизеров в беспрецедентных сегодня масштабах, чтобы создать отечественную промышленность и снизить затраты. Соблюдение ограничительных правил для получения кредита в ближайшем будущем может затруднить рост этой отрасли, сокращая диапазон возможностей получения чистого водорода в будущем. В то же время политикам необходимо внести ясность в отношении будущего пути, который гарантирует, что зеленый водород действительно сократит долгосрочные выбросы парниковых газов. Одной из моделей, которая может быть полезна для США, является подход к учету выбросов парниковых газов для «зеленого» водорода, недавно предложенный Европейской комиссией, который представляет собой поэтапный подход с течением времени к более строгим правилам. В США краткосрочная гибкость этих правил, вероятно, приведет к умеренному увеличению общих выбросов парниковых газов в течение следующих нескольких лет, но создание отрасли зеленого водорода, которая в конечном итоге будет придерживаться строгих правил в будущем, может гарантировать, что зеленый водород может играют значимую роль в глубокой декарбонизации.

Чистый водород может сыграть важную роль в декарбонизированной экономике в качестве топлива, сырья и носителя энергии во многих секторах. В предыдущих исследованиях родия до принятия IRA мы оценивали краткосрочные и долгосрочные возможности эффективного увеличения количества чистого водорода. Самые большие возможности по сокращению выбросов в ближайшем будущем связаны с переключением нынешней потребности США в водороде, составляющей примерно 10 миллионов тонн ежегодного спроса на водород, с традиционного производства на основе ископаемого топлива на более чистые методы производства. Этот спрос обусловлен промышленными процессами, среди которых нефтеперерабатывающие заводы, производство аммиака и производство метанола. Сегодня почти весь этот водород производится с помощью процесса паровой конверсии метана (SMR), который преобразует природный газ в водород и выбрасывает в атмосферу около 100 млн тонн CO2-экв в год, или чуть менее 2% чистых выбросов парниковых газов в США (рис. 1). Сокращение этих выбросов за счет перехода к производству чистого водорода может внести небольшой, но измеримый вклад в траекторию декарбонизации США.

Со временем более глубокое сокращение выбросов может быть достигнуто за счет замены традиционного ископаемого топлива чистым водородом в новых сценариях использования, в том числе в качестве промышленного топлива или сырья, а также в качестве транспортного топлива для трудно электрифицируемых применений, таких как тяжелые грузовые автомобили. Наибольшие выгоды от выбросов чистого водорода материализуются, когда его использование будет расширено до этих будущих применений, по сравнению с относительно небольшим воздействием на выбросы от декарбонизации существующего потребления водорода сегодня.

Несколько технологических путей могут производить водород со значительно более низким уровнем выбросов парниковых газов (ПГ). Двумя наиболее часто обсуждаемыми являются модернизация SMR с улавливанием углерода и производство водорода посредством электролиза. В первом случае CO2 может улавливаться на различных этапах процесса преобразования природного газа в водород, в результате чего интенсивность производственных выбросов на целых 99% ниже, чем при неконтролируемом производстве SMR, хотя наиболее экономические возможности улавливания углерода на этих объектах будут вероятно, приведет к меньшему сокращению выбросов. Наши предыдущие исследования показали, что улавливание углерода на существующих установках SMR (также называемых голубым водородом) может сыграть роль в краткосрочной декарбонизации; однако в этой заметке основное внимание уделяется электролитическому водороду, полученному с использованием электричества с низким уровнем выбросов, обычно называемому зеленым водородом. Зеленый водород использует электричество в присутствии катализатора для разделения воды на водород и кислород, не выделяя CO2 в точке производства. Однако CO2 и другие парниковые газы могут выделяться в результате производства электроэнергии, используемой в этом процессе.[1]