Grønt brint:Kortsigtet knaphed, langsigtet usikkerhed

Grøn brint vil sandsynligvis levere mindre end 1 % af den samlede energi på verdensplan i 2035, mens EU måske rammer 1 %-mærket lidt tidligere omkring 2030. Især EU's 2030-plan om at levere 10 millioner tons grønt brint med indenlandsk brint kapacitet vil være uden for rækkevidde, medmindre politiske beslutningstagere kan fremme vækst, der er hidtil uset for energiteknologier. I 2040 er et gennembrud til højere grønne brintandele mere sandsynligt, men der er store usikkerheder, som øger nutidens investeringsrisici. Historien viser imidlertid, at nødstilfælde-lignende politiske foranstaltninger kan give væsentligt højere vækstrater, fremskynde gennembruddet og øge sandsynligheden for fremtidig tilgængelighed af brint.

Det har ansporet en bølge af entusiasme i de seneste år og spiller en afgørende rolle i at lette mange scenarier med netto-nul-emissioner:Grønt brint og afledte e-brændstoffer er baseret på vedvarende elektricitet og produceret gennem en proces kaldet elektrolyse, spaltning af vandmolekyler H₂ O til brint og oxygen.

"Meget af debatten og forskningen omkring brint har drejet sig om efterspørgselsrelaterede spørgsmål om egnede applikationer, markeder og sektorer. Men indtil videre har ingen undersøgelse analyseret flaskehalsen i mulige ekspansionsveje for elektrolyse - en forsyningsteknologi i sin vorden, som skal opleves. hurtig innovation og udrulning for at frigøre dets potentiale for afbødning af klimaændringer," forklarer hovedforfatter Adrian Odenweller fra Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). Undersøgelsen vises i Nature Energy .

Et gennembrud for grøn brint er ikke givet. Beslutsom politisk handling er påkrævet

Nutidens elektrolysatorer er for det meste små og individuelt fremstillet; alligevel skal den globale kapacitet vokse 6000-8000 gange inden 2050 for at bidrage til klimaneutralitetsscenarier, der er forenelige med Paris-aftalen. Dette overskygger den samtidig nødvendige 10-dobling af vedvarende energi, som er let tilgængelig og omkostningskonkurrencedygtig.

Ved at bruge en computersimulering med diffusion af energiteknologi og udforske tusindvis af mulige verdener tog forskerholdet et dybt dyk ned i sandsynligheden for og gennemførligheden af ​​at øge elektrolysekapaciteten.

"Den brede succes for grøn brint er slet ikke givet. Selv med elektrolysekapaciteter, der vokser lige så hurtigt som vind- og solenergi, er der stærke beviser på kortsigtet knaphed og langsigtet usikkerhed med hensyn til tilgængelighed af grønt brint," PIK medforfatter Falko Ueckerdt siger. "Begge hæmmer investeringer i slutbrug af brint og infrastruktur, reducerer grøn brints potentiale og bringer klimamål i fare. Ikke desto mindre, selvom dette kan gøre grøn brint til et risikabelt væddemål fra et politisk perspektiv, tyder historiske analoger også på, at nødlignende politiske foranstaltninger kunne fremme væsentligt højere vækstrater, hvilket fremskynder gennembruddet og øger sandsynligheden for fremtidig tilgængelighed af brint."

Sådanne analoger omfatter situationer med krigstidsmobilisering (f.eks. amerikanske fly eller frihedsskibe i Anden Verdenskrig), massive offentlige investeringer og central koordinering (f.eks. atomkraft i Frankrig eller højhastighedstog i Kina) eller markedsdrevet indsættelse af meget modulære it-innovationer med lave koordinationskrav (f.eks. internetværter eller smartphones).

Investering af politisk kapital med voksende viden, balancering af resterende risici

Viden om brint - fra tilgængelighed til omkostninger - vil vokse meget hurtigt i de kommende år, hævder forfatterne. Fremme af hurtige investeringer i grønne brintforsyningskæder, der muliggør ukonventionelt høje vækstrater for elektrolyse, ville udvide gennemførlighedsrummet ud over, hvad man har oplevet for energianaloger såsom vind og sol.

"Dette kan bryde den onde cirkel med usikkert udbud, utilstrækkelig efterspørgsel og ufuldstændig infrastruktur og gøre det til en positiv feedback-mekanisme, hvor hver komponent styrker de andre. Kortsigtet knaphed og langsigtet usikkerhed er to sider af det samme. mønt og kunne løses sammen gennem stærkere politisk støtte, der afføder fælles forventninger om hurtig vækst," siger medforfatter Gregory Nemet fra University of Wisconsin-Madison.

Politikker, der kickstarter en hurtig implementering af elektrolysatorer, der leverer kapacitet i Gigawatt-skala i de kommende år, kan ifølge undersøgelsen bidrage til at frigøre væsentlige innovations- og skaleringseffekter og tillade grøn brint at imødekomme efterspørgslen i sektorer, der er utilgængelige for direkte elektrificering. I forbindelse med udvidelsen af ​​vedvarende elektricitet kunne det holde vinduet åbent for at nå en bredere og mere fremtrædende rolle for brint i et klimaneutralt energisystem.

Politikere bør dog være opmærksomme på, at der fortsat er en risiko for at overvurdere grøn brints potentiale, bemærker PIK-medforfatter Gunnar Luderer, "Selv under en gunstig udvikling i en overskuelig fremtid vil brintforsyningen være alt for knap til at erstatte brugen af ​​fossilt brændstof på en i bred skala. Politikere bør prioritere brint-incitamenter i sektorer, hvor der ikke findes andre alternativer, såsom tung industri (f.eks. stål) eller strømforsyning i timer med lav vind- og solenergiproduktion. Brint kan dog ikke bruges som undskyldning for at forsinke rullen -ud af andre let tilgængelige rene muligheder såsom elektrisk mobilitet eller varmepumper. For effektivt at reducere drivhusgasemissioner og begrænse klimarisici er vi nødt til at skalere alle afgørende kulstoffri teknologier med fuld indsats." + Udforsk yderligere

Estimering af de fremtidige omkostninger for brintbrændstof til transport i Indien