Australien und die USA sehen kostengünstigen grünen Wasserstoff in Sicht

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Die aufstrebende grüne Wasserstoffindustrie droht, Erdgas aus der globalen Wasserstoffversorgungskette zu verdrängen, doch bisher war die Drohung aufgrund der hohen Kosten eine leere. Aus Erdgas hergestellter Wasserstoff kostet derzeit etwa 1,00 bis 3,00 US-Dollar, während grüner Wasserstoff dreimal so viel oder mehr kostet. Staatliche Subventionen können einen Teil des Unterschieds ausgleichen, aber die wirklichen Auswirkungen werden erst spürbar, wenn neue Technologien und Skaleneffekte zum Tragen kommen.

Kostengünstiger grüner Wasserstoff, um Erdgas irgendwann aus der globalen Lieferkette zu verdrängen

Grüner Wasserstoff erhält als Kraftstoff für emissionsfreie Brennstoffzellenfahrzeuge große Aufmerksamkeit, obwohl er sich auf den Mobilitätsmärkten noch nicht durchgesetzt hat. Eine vielversprechendere Bereichsaktivität sind Nichtmobilitätsmärkte, die durch direkte Elektrifizierung allein nur schwer zu dekarbonisieren sind. Dazu gehören die Stahlerzeugung und andere Schwerindustrien sowie die chemische Produktion und Baumaschinen sowie andere Anwendungsfälle, in denen fossile Energie immer noch fest im Griff ist.

BloombergNEF Redakteurin Kamala Schelling skizzierte die Kostenbarriere im vergangenen Sommer und nannte einen Wert von 0,98 bis 2,93 US-Dollar pro Kilogramm für grauen Wasserstoff, also Wasserstoff aus Erdgas. Im Gegensatz dazu kostet grüner Wasserstoff 4,5 bis 12 US-Dollar pro Kilogramm.

„In jedem einzelnen von uns untersuchten Markt ist grüner Wasserstoff vorhanden teurer als sein graues Gegenstück“, BNEF Der Wasserstoffanalyst Adithya Bhashyam sagte gegenüber Schelling.

„Doch in ihrer jüngsten Analyse der nivellierten Wasserstoffkosten stellten Bhashyam und sein Team fest, dass ein Wendepunkt unmittelbar bevorsteht“, schrieb Schelling. „Sie stellen fest, dass die Produktion von grünem Wasserstoff in einer neuen Anlage ab 2030 in fünf großen Volkswirtschaften weltweit bis zu 18 % günstiger sein könnte als der Weiterbetrieb einer bestehenden Anlage für grauen Wasserstoff.“

Es gibt jedoch einen Haken (oder zwei)

Für diejenigen unter Ihnen, die mit dem Thema noch nicht vertraut sind: Grüner Wasserstoff bezieht sich auf Elektrolysesysteme, die Strom aus erneuerbaren Ressourcen nutzen, um Wasserstoffgas aus Wasser zu „spalten“. Im Gegensatz dazu wird grauer Wasserstoff hergestellt, indem Erdgas einem Dampfreformierungsprozess unterzogen wird. Vergaste Kohle liefert auch einen Teil der globalen Wasserstoffkette.

Brechen Sie die grünen Wasserstoff-Pompons noch nicht aus. Die Zahlen stammen aus der BNEF Aktualisierung der Wasserstoff-Niveaukosten 2023, das 28 Märkte modellierte. Grüner Wasserstoff übertrifft grauen Wasserstoff im Jahr 2030 nur in acht dieser Märkte, wenn neu gebaute Elektrolyseanlagen für grünen Wasserstoff mit bestehenden Erdgasreformierungsanlagen verglichen werden.

Das ist ein Haken. Allerdings verbessert sich das Bild deutlich, wenn man neu gebaute Dampfreformierungsanlagen mit neuen Elektrolyseuranlagen vergleicht.

„Mit westlich hergestellten alkalischen Systemen wird grüner Wasserstoff bis 2030 in allen modellierten Märkten den blauen Wasserstoff übertreffen“, sagte Bhashyam BNEFbezogen auf Dampfreformierungssysteme gekoppelt mit Kohlenstoffabscheidung.

Und das ist der andere Haken. Alkalische Elektrolysesysteme sind kostengünstiger und besser für die Produktion in großem Maßstab geeignet als die andere verfügbare Alternative, PEM-Elektrolyseure (Proton Exchange Membrane). Allerdings erzeugen alkalische Systeme einen minderwertigen Wasserstoff, was ihre Verwendung einschränkt.

Der lange (oder kurze) Weg zu kostengünstigem grünen Wasserstoff

Australien und die USA haben es in die Liste der Best-Case-Märkte für eine wettbewerbsfähige Produktion von grünem Wasserstoff geschafft, vor allem aufgrund des Überflusses an kostengünstigen erneuerbaren Energien. Anscheinend ruht sich Australien nicht auf seinem Ruf aus. Obwohl Leistungsverbesserungen In alkalischen Systemen könnte die Qualität verbessert und gleichzeitig die Kosten niedrig gehalten werden. Forscher der Griffith University in Australien gehen jedoch davon aus, dass die Kosten für PEM-Systeme sinken werden, was sie zu einer wettbewerbsfähigeren Alternative macht.

Das Forschungsteam modellierte verschiedene PEM-Szenarien in einer neuen Studie unter dem Titel „Ökonomie der erneuerbaren Wasserstoffproduktion Nutzung von Wind- und Solarenergie: Eine Fallstudie für Queensland, Australien.„Sie kamen zu dem Schluss, dass PEM-Elektrolyseure, die mit Wind- und Solarressourcen betrieben werden, bei richtiger Dimensionierung und Skalierung Wasserstoff für 3,00 AU$ pro Kilogramm produzieren könnten, was etwa 2,00 US-Dollar entspricht.“

„Das Modell geht davon aus, dass kleine bis große Stromerzeugungsanlagen auf der Basis von Windkraftanlagen (WT) und Photovoltaik (PV) direkt mit einem Elektrolyseur-Array gekoppelt sind und nutzt stündliche Erzeugungsdaten für die Wasserstoff-Hub-Region Gladstone.“ erklärten die Forscher.

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Mehr grüner Wasserstoff für die USA

Auch die USA lassen die Konkurrenz nicht stehen. Das US-Energieministerium hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, die Kosten für grünen Wasserstoff auf 1,00 US-Dollar pro Kilogramm zu senken, damit er mit dem kostengünstigsten grauen Wasserstoff konkurrieren kann.

Am 13. März gab das Energieministerium die Auswahl von 52 verschiedenen Projekten mit einer Gesamtfinanzierung von 750 Millionen US-Dollar aus dem überparteilichen Infrastrukturgesetz 2021 bekannt, die genau auf dieses Ziel abzielen. Mit zusätzlicher Kostenbeteiligung durch die Preisträger belaufen sich die Gesamtkosten des Programms auf 1,6 Milliarden US-Dollar.

Der Schwerpunkt liegt auf der Senkung der Kosten sowohl für Brennstoffzellen- als auch für Elektrolyseursysteme. Das Programm umfasst auch die Förderung der Entsorgung und des Recyclings von Elektrolyseanlagen am Ende ihrer Lebensdauer.

„Es wird erwartet, dass die Projekte die US-Produktionskapazität zur Produktion von 14 Gigawatt Brennstoffzellen pro Jahr ermöglichen werden, genug, um 15 % der jedes Jahr verkauften mittelschweren und schweren Lkw anzutreiben, und.“ 10 Gigawatt Elektrolyseure pro Jahrgenug, um zusätzlich 1,3 Millionen Tonnen sauberen Wasserstoff pro Jahr zu produzieren“, erklärte das Energieministerium und stellte fest, dass „industrielle und chemische Prozesse wie Stahlherstellung und Düngemittelproduktion“ neben dem Schwerlasttransport die Zielmärkte seien.

Das Energieministerium geht außerdem davon aus, dass die Akteure im Bereich der erneuerbaren Energien die Folgewirkung der erhöhten Stromnachfrage der Wasserstoffproduzenten spüren werden.

„Sauberer Wasserstoff kann auch den Ausbau sauberer Elektrizität unterstützen, indem er ein Mittel zur langfristigen Energiespeicherung bereitstellt und Flexibilität und mehrere Einnahmequellen für alle Arten sauberer Stromerzeugung bietet – einschließlich erneuerbarer Energien, fortschrittlicher Kernkraft und anderer innovativer Technologien“, so die Agentur erklärt.

Viele Wege zu kostengünstigem grünen Wasserstoff

Wenn Sie die Sache mit der Kernenergie verstanden haben, dann ist das eine Sache. Einige Interessengruppen haben die Idee ins Spiel gebracht, Kernkraftwerke zum Betrieb von Elektrolysesystemen zu nutzen. Die 750-Millionen-Dollar-Finanzierungsrunde konzentriert sich jedoch nicht auf die Stromquelle. Dies kommt im Rahmen des 8 Milliarden US-Dollar schweren Regional Clean Hydrogen Hubs-Programms des Energieministeriums ins Spiel, das auch durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz finanziert wird.

Die neue Finanzierungsrunde umfasst sowohl Elektrolyseur- als auch Brennstoffzellenprojekte, die sich auf die Steigerung des Volumens, die Verbesserung der Automatisierung und Qualitätskontrolle konzentrieren und gleichzeitig Risiken in der Lieferkette verringern sowie die Rückgewinnung von Altmaterialien erleichtern.

Das Programm konzentriert sich außerdem auf wichtige Elektrolyseurkomponenten, einschließlich Katalysatoren und Membranen, sowie auf innovative neue Materialien, Komponenten und Systemdesigns.

Der Innovationsaspekt ist der Schlüssel zum Erreichen des Ziels von 1,00 USD pro Kilogramm. „Längerfristige Kostensenkungen, die durch diese hochmodernen Projekte ermöglicht werden, werden wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Erreichung des Hydrogen Shot-Ziels des DOE spielen“, erklärt das Energieministerium und bezieht sich dabei auf den Richtwert von 1,00 US-Dollar pro Kilogramm.

Für diejenigen unter Ihnen, die sich für weitere Details interessieren, bietet die Energieabteilung ein nach Schlüsselwörtern durchsuchbares Suchtool für an alle 52 Wasserstoff- und Brennstoffzellenprojekte. Die Website enthält auch eine Karte, aus der hervorgeht, dass sich die meisten Projekte entlang der Ostküste konzentrieren. Wenn Sie dazu eine Meinung haben, hinterlassen Sie uns eine Nachricht im Kommentarthread.

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Bild: Das US-Energieministerium vergibt 750 Millionen US-Dollar an Fördermitteln für neues, kostensenkendes Grün Wasserstoff- und Brennstoffzellenprojekte (mit freundlicher Genehmigung von DAMHIRSCHKUH).