La reducción de la demanda de hidrógeno y la descarbonización del hidrógeno tendrán importantes beneficios climáticos

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La exageración relacionada con la economía del hidrógeno continúa, relativamente sin cesar. La industria de los combustibles fósiles, las empresas de servicios públicos de gas natural, Hyundai y Toyota continúan impulsando la ilusión de que el hidrógeno será una fuente de calefacción, combustible para el transporte y energía en general, a pesar de los conceptos básicos de la física y la economía. Por supuesto, se demostrará que están equivocados a menos que sus pulgares pesados ​​en la balanza de la política nos obliguen a salir por ese costoso callejón sin salida.

Hace tres meses publiqué un escenario heterodoxo de demanda de hidrógeno hasta 2100 (parte 1, parte 2, parte 3). Mostró que la demanda de hidrógeno descendía antes de volver a subir un poco. Los argumentos que expuse fueron que los sectores de mayor demanda de hidrógeno eran el uso de refinerías para la fabricación de combustibles para motores y fertilizantes, los cuales tuvieron que disminuir sustancialmente a mediados de siglo y más allá para alcanzar los objetivos climáticos. El argumento a favor de la eliminación de los combustibles fósiles es obvio y, en el caso de los fertilizantes, su componente de hidrógeno proviene de combustibles fósiles, y cuando se esparce en los campos, gran parte se convierte en óxidos nitrosos con un potencial de calentamiento global 265 veces mayor que el del CO2. . Solo la fabricación de acero es un área de crecimiento para el hidrógeno en esta proyección, y la mayoría de los otros usos se mantienen planos o se contraen ligeramente.

Demanda de hidrógeno por área de demanda hasta 2100 proyección del autor

Desde entonces, he evaluado una amplia variedad de críticas a mi evaluación, y el único cambio sustancial fue que la demanda de hidrógeno para las refinerías desapareció por completo para el 2100. Un corresponsal: Ghassam Wakim, quien trabajó con refinerías en el Medio Oriente y otras regiones antes de pasar a las energías renovables, brindó información sobre los aspectos no relacionados con el combustible de la producción de refinerías. Básicamente, los productos que no son combustibles de las refinerías producen algo de hidrógeno como subproducto, ellos no lo consumen. Como resultado, la versión 2.0 de mi proyección de demanda de hidrógeno, además de un formato más agradable, no tiene demanda de hidrógeno de las refinerías en 2100.

Tabla de proyección de demanda de hidrógeno hasta 2100

Tabla de proyección de demanda de hidrógeno hasta 2100 por autor

Sin embargo, al igual que con mi proyección del reabastecimiento de combustible en la aviación hasta el 2100, la pregunta importante es ¿Cuáles son los impactos en las emisiones de CO2e?? A los efectos de esta primera evaluación, me quedé únicamente con las emisiones de alcance 1 asociadas con la fabricación de hidrógeno. Las emisiones de Alcance 2 y 3 son críticas, y tanto en el caso de los combustibles fósiles como de los fertilizantes, las emisiones del propio hidrógeno son pequeñas, pero esos son problemas con diferentes soluciones.

En la actualidad, el hidrógeno negro y gris del carbón y el gas natural representa más del 99% de la fabricación de hidrógeno, con 20-35x y 8-10x más de CO2 que la masa de hidrógeno resultante. Está sesgado al gas natural, por lo que elegí una línea de base inicial de 15x y la tendencia hacia abajo a 4x hasta 2100, ya que cualquier hidrógeno que provenga de combustibles fósiles se verá obligado a lidiar con las emisiones en su mayor parte. Al mismo tiempo, la demanda de hidrógeno procedente de combustibles fósiles disminuirá década tras década hasta que solo las regiones misantrópicas y resistentes sigan utilizándolo. Tenga en cuenta que estos números para las emisiones de alcance 1 de la fabricación de hidrógeno son del autor y, como tal, se debe considerar que incluyen barras de error significativas, al igual que con las proyecciones de la demanda de hidrógeno hasta 2100.

Reemplazarlo será hidrógeno verde, actualmente menos del 1% del suministro total, pero creciendo al 99% del suministro para 2100. Por trabajo que hice relacionado con el despilfarro aire-combustible del DAC de Carbon Engineering en 2018 y 2019, fabricación de electrólisis PEM de el hidrógeno tendría una deuda de carbono de aproximadamente 10 veces la masa del hidrógeno creado en la red eléctrica con 200 gramos de CO2e / kWh, un número razonable para las redes modernas. Ese número caerá hasta 2100 a medida que más y más energías renovables entren en funcionamiento, alcanzando 0,2 veces la masa de CO2e como hidrógeno creado. El hidrógeno se convertirá en bajo en carbono, pero solo es bajo en carbono a partir de electricidad totalmente neutra en carbono, y ese no es el estándar global.

Emisiones de CO2e de hidrógeno hasta 2100

Emisiones de CO2e de hidrógeno hasta 2100 por autor

La combinación de la reducción de la demanda hasta 2060 a medida que electrificamos el transporte y nos alejamos de los fertilizantes y la descarbonización de la fabricación de hidrógeno a medida que pasamos a la electrólisis de energía renovable, y una débil esperanza de que la producción de hidrógeno ‘azul’ haga que las emisiones masivas de hidrógeno que experimentamos actualmente caigan en picado. .

Millones de toneladas de CO2e de la fabricación de hidrógeno hasta 2100 tabla por autor

Millones de toneladas de CO2e de la fabricación de hidrógeno hasta 2100 tabla por autor

Para poner esto en contexto, solo fabricar hidrógeno hoy genera tanto CO2e como toda la aviación mundial en 2019. Ese sector también disminuirá sustancialmente en emisiones hasta 2100, pero no lo hará con aviones propulsados ​​por hidrógeno.

El hidrógeno es un contribuyente muy significativo al calentamiento global cuando solo se consideran las emisiones de alcance 1. Cuando se consideran las emisiones de combustibles fósiles despojados de azufre, las emisiones se disparan. Cuando se consideran las emisiones de óxidos nitrosos que se desprenden de los fertilizantes esparcidos en los campos a nivel mundial, las emisiones se disparan.

Por eso el hidrógeno es un problema climático, no una solución climática.

Solo podemos descarbonizar la fabricación de hidrógeno lentamente. La fabricación de hidrógeno verde de forma algo económica, pero aún más cara que cuando se nos permite tratar la atmósfera como una alcantarilla abierta, requiere el funcionamiento de electrolizadores baratos con factores de capacidad muy altos con electricidad muy barata.

Lazard LCOE para el mejor escenario actual de hidrógeno

Lazard LCOE para el mejor escenario actual del hidrógeno

La electricidad disponible el 90% del tiempo procedente de energías renovables no caerá por debajo de los 20 dólares / MWh. Los electrolizadores no van a ser tan baratos como para regalarlos en cajas de galletas, como le gusta decir a Paul Martin. No vamos a producir hidrógeno muy barato a partir de cantidades masivas de electricidad renovable gratuita el 20% del tiempo. Entre otras cosas, los costos de transmisión aún deben pagarse.

Si bien McKinsey en un informe extraño proyecta que los costos del hidrógeno para 2040 serán del 15 al 20% de los precios de 2021 para el hidrógeno negro y gris de origen fósil sin CCS, entregado y superenfriado, esa es solo una suposición ridícula que ignora la economía y la física. Como resultado, tendremos una proporción creciente de hidrógeno verde que desplazará el área problemática del hidrógeno negro y gris hasta 2100.

Así que están las malas noticias / buenas noticias. El hidrógeno es un problema hoy. Será un problema durante gran parte del siglo. Sin embargo, a finales de siglo, las emisiones de CO2e relacionadas con el hidrógeno se acercarán a cero. Esa proyección se basa en que los mercados, la industria y los formuladores de políticas finalmente sean racionales sobre el hidrógeno, por supuesto, algo que escasea hoy en día, si le cree a la prensa. Pero los fundamentos de la física y la economía tienen una forma de ganar argumentos eventualmente contra los grupos de presión, por lo que se eliminará el problema del hidrógeno.

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