Saubere Stromversorgung
Veröffentlicht auf 7. Januar 2021 |
von Remeredzai Joseph Kuhudzai
7. Januar 2021 durch Remeredzai Joseph Kuhudzai
Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in der Weltwirtschaft mit Anwendungen im Industrie- und Transportsektor. Wasserstoff wird in kohlenstoffintensiven Industrien wie der Metallveredelung und der Herstellung von Ammoniak verwendet. Wasserstoff wird derzeit hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen gewonnen, insbesondere über die Reform von Erdgas. Technologische Fortschritte und massive Kostensenkungen bei der Erzeugung erneuerbarer Energien wie im Solar- und Windraum führen dazu, dass die Kosten für die Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien weiter sinken. Dies macht es einfacher, sogenannten grünen Wasserstoff zu produzieren. Viele afrikanische Länder haben ein enormes Potenzial, ihre reichlich vorhandenen erneuerbaren Energiequellen zu nutzen, und grüner Wasserstoff könnte für bestimmte Sektoren eine gangbare Option sein.
Anmerkung des Herausgebers: CleanTechnica sieht in der Stromspeicherung mit Wasserstoff („grüner Wasserstoff“) keine kostengünstige, effiziente und logische Möglichkeit, Strom zu speichern – jetzt oder in Zukunft. Wir sehen es jedoch als potenziell nützlich für industrielle Prozesse und sehr schwere Langstreckentransporte an. Mehr dazu wird in Kürze veröffentlicht.
Bild: NASA
Wir haben Vincent Oldenbroek (VO), Generalsekretär und Co-Initiator der African Hydrogen Partnership (AHP), getroffen, um mehr über die neuesten Entwicklungen im Wasserstoffraum und ihre Vision für Afrika zu erfahren.
RJK:: Wasserstoff ist heutzutage sehr im Trend. Was hat Wasserstoff wieder ins Rampenlicht gerückt?
VO: Lassen Sie es von Anfang an klar sein. Alle emissionsfreien Energietechnologien, Energieträger und Speichermethoden sind dringend erforderlich, um zu einer vollständig erneuerbaren, nachhaltigen, globalen und fairen Gesellschaft überzugehen. Es gibt keine Silberkugel. Trotzdem ist Wasserstoff äußerst vielseitig und ein fehlendes Glied in einer vollständig erneuerbaren Gesellschaft. Nach mehreren Höhen und Tiefen in den letzten Jahrzehnten kommen nun einige kritische Teile und Treiber der seit langem geplanten grünen Wasserstoffwirtschaft zusammen. Wasserstoff wird dieses Mal bleiben, da in den vorherigen Ups sechs wichtige Entwicklungen nicht vorhanden waren:
- Die Weltbevölkerung ist sich der Auswirkungen des Einsatzes fossiler Brennstoffe bewusst geworden. Die Auswirkungen des Klimawandels, der Luft- und Wasserverschmutzung und des Verlusts der biologischen Vielfalt sind weltweit immer stärker zu spüren. Daher werden immer mehr Vorschriften erlassen, die die Verwendung fossiler Brennstoffe ausschließen.
- Wie Sie zu Recht erwähnen, sind die Kosten für erneuerbaren Strom in den letzten 10 Jahren enorm gesunken. Insbesondere Solar- und Windstrom ist heute vielerorts auf der Welt billiger als Neubau-, Atom-, Kohle-, Gas- oder Wasserkraftwerke.
- Elektrolyseure werden aufgrund von Skalierung, Skaleneffekten, Materialentwicklungen und effizienter Integration mit intermittierenden erneuerbaren und neuartigen Konzepten schnell billiger, was dazu führt, dass die Kosten für grünen Wasserstoff in erster Linie von den Kosten für grünen Strom abhängen. Je billiger Wasserstoff wird, desto mehr Sektoren können ihn nutzen. Von den ersten Brennstoffzellen und Wasserstoff im Weltraum bis zum täglichen Gebrauch, ähnlich dem Entwicklungspfad von Sonnenkollektoren.
- Eine große Menge von Wasserstoffspeichertechnologien ist verfügbar geworden. Von unterirdischen saisonalen Wasserstoffspeichern in Salzkavernen bis hin zu leichten Hochdruckspeichertanks für Drohnen, Flugzeuge und Fahrzeuge, Metallhydride oder flüssige Brennstoffe wie Ammoniak (für große Schiffe) oder organische Wasserstoffträger.
- Mit Wasserstoff betriebene (schwere) Fahrzeuge haben jetzt fast die gleiche Betriebsleistung wie Gegenstücke mit Benzin-, Diesel- oder CNG / LPG-Antrieb. Aufgrund sogenannter "Spill-Over" -Effekte aus anderen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt (Kohlefaserverbundwerkstoffe für Hochdruck-, Kompakt- und Leichtwasserstofftanks), Leistungselektronik (regenerative und kompakte Elektromotoren, effiziente Wechselrichter, Traktionsbatterien und Kondensatoren) ), Nanotechnologie (Reduzierung teurer Metalle in Brennstoffzellenkatalysatoren auf die Menge der aktuellen Autoabgase Gaskatalysatoren), die Speicher- und Brennstoffzellen kompakter, billiger, leichter und effizienter gemacht haben.
- Mehrere Regionen der Welt (z. B. Japan, Korea, Europa) erkennen, dass der einzige Weg, eine vollständig erneuerbare Gesellschaft zu werden, darin besteht, kostengünstige erneuerbare Energie aus anderen Regionen mit einer Fülle davon zu importieren. Wasserstoff und andere abgeleitete Träger ermöglichen es, diese erneuerbare Energie kostengünstig in großem Maßstab von einem Kontinent zum anderen zu speichern und zu transportieren. Ingenieure haben bewiesen, dass Erdgaspipelines und Tanker wiederverwendet werden können, und fehlende Technologie wird derzeit getestet.
RJK: Viele Menschen stehen Wasserstoff immer noch skeptisch gegenüber, da der Großteil davon derzeit aus der Reform von Methan / fossilen Brennstoffen stammt.
VO: Die Wertentwicklung in der Vergangenheit ist keine Garantie für zukünftige Ergebnisse, sagen Anleger. Gleiches gilt für ein System im Übergang und Technologien, die noch entdeckt werden müssen. Denken Sie daran, dass die Änderung eines vollständigen Energie-, Chemie- und Kraftstoffsystems, das über ein Jahrhundert aufgebaut wurde, nicht über Nacht geschehen wird. Da Wasserstoff ein Energieträger ist, ist der Wasserstoff so grün und billig wie die Energiequelle. Kostengünstige grüne Energie war lange Zeit nur an Orten mit großen Mengen an Wasserkraft und einem geringen lokalen Verbrauch der erzeugten Wasserkraft verfügbar. Eine interessante Tatsache ist, dass Afrika lange Zeit die Plätze 1 und 5 mit den größten Wasserstoffproduktionsanlagen belegte (basierend auf Wasserspaltung, Elektrolyse genannt) mit Wasserkraft (Assuan, Ägypten und Kwekwe, Simbabwe). Leider hatten viele Orte auf der Welt lange Zeit keinen Zugang zu kostengünstigen und großen Mengen an Wasserkraft oder grüner Energie. Aufgrund der großen Menge an Entdeckungen von Öl und Erdgas in Verbindung mit der Überzeugung, dass die Welt auf Kernenergie oder Fusion umsteigen würde, waren fossile Brennstoffe billig und wurden reichlich genutzt. Wie in der vorherigen Antwort erwähnt, haben immer mehr Regionen, die zuvor keinen Zugang zu kostengünstiger grüner Energie hatten, aufgrund der derzeitigen und ständig sinkenden Kosten für Solar- und Windenergie in kleinem und großem Maßstab Zugang. Da Elektrolyseure von sehr kleinen bis großen Größen gekauft werden können, könnte Wasserstoff auch dort hergestellt werden, wo grüne Energie verfügbar ist.
RJK: Wie wettbewerbsfähig ist grüner Wasserstoff aus Sicht der Einheitsökonomie im Vergleich zu Erdgas und Wasserstoff aus Fossilien?
VO: Die sogenannten negativen externen Effekte der Erdgas- und fossilen Brennstoffproduktion sind oft nicht in ihren Kosten enthalten und daher tatsächlich zu billig. Wer bezahlt die Auswirkungen des Klimawandels oder der gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung, um nur ein Beispiel zu nennen? Auch mehrere fossile Wasserstoffproduktionsanlagen sind bereits amortisiert. Ein Vergleich der Grenzkosten für die Wasserstoffproduktion aus fossilen Brennstoffen einer voll entwickelten Technologie mit grünem Wasserstoff aus neu gebauten Anlagen einer neuen Technologie ist daher kein fairer Vergleich.
Die wirtschaftliche Situation eines Landes wird zu einem großen Teil von der Handelsbilanz bestimmt. Für Länder, die keine fossilen Energieressourcen haben oder von den Export- und Wertschöpfungsketten profitieren, könnte die lokale Produktion von grünem Wasserstoff bei ganzheitlicher Betrachtung bereits wettbewerbsfähig sein. Der Import von Wasserstoffbrennstoffen auf fossiler Basis mag billiger erscheinen, schafft jedoch meist weniger Arbeitsplätze als die lokale Wertschöpfungskette.
Wirtschaft umfasst nicht nur die Kosten der Waren selbst, sondern auch die Kosten für die Finanzierung des Aufbaus der Infrastruktur. Derzeit entfernt sich der Finanzsektor von der Finanzierung kohlenstoffbasierter Infrastrukturen und bevorzugt umweltfreundliche Investitionen, was zu niedrigeren Finanzierungskosten für umweltfreundliche Technologien führen wird.
Schließlich haben wir nicht über Regeln und Vorschriften gesprochen, die fossile Brennstoffe ausschließen, dann stellt sich die Frage: Welche grüne Technologie ist am wettbewerbsfähigsten?
RJK: Erzählen Sie uns etwas mehr über die afrikanische Wasserstoffpartnerschaft, wie sie begann und Ihre Mission und Vision für Afrika.
VO: Die AHP ist die wichtigste kontinentweite afrikanische Vereinigung, die sich mit Brennstoffzellen, Wasserstoff, verwandten Chemikalien und Trägern befasst. Die Mitgliedschaft steht Organisationen des privaten Sektors, Forschungsinstituten, Universitäten und anderen Wasserstoff- und verwandten Verbänden offen, die jeweils eine eigene Gruppierung und Vertretung im Vorstand der AHP haben. Die Mission der AHP ist es, Wasserstoffwirtschaften in Afrika zum Nutzen Afrikas und der Welt aufzubauen. Der Aufbau von Wasserstoffwirtschaften in Afrika wird dafür sorgen enorme soziale, wirtschaftliche und ökologische Vorteile, alles zur selben Zeit.
Es begann im Jahr 2014, als Herr Siggi Huegemann, ein in Großbritannien lebender Deutscher, die Idee für einen afrikanischen Wasserstoffverband initiierte und einen täglichen Blog namens African Hydrogen Power veranstaltete. Als ich wusste, dass ich 2018 nach Harare, Simbabwe, ziehen würde, schloss ich mich Herrn Huegemann an. Wir gründeten eine nicht rechtsfähige Vereinigung, um die Organisation in Afrika offiziell zu gründen, und benannten die ursprüngliche Initiative in African Hydrogen Partnership (AHP) um.
Im Jahr 2019 veröffentlichte die AHP seine neue Website und drei visionäre Dokumente zum Aufbau und zur Finanzierung von Wasserstoffwirtschaften in Afrika. Wir erhielten wertvolles Feedback zu dieser Vision durch Besuche in Tansania, China, Nigeria und fast hundert Telefonkonferenzen, Treffen in Großbritannien und Simbabwe sowie E-Mail-Austausch mit verschiedenen Organisationen. Nach einer kleine Konferenz im Jahr 2020 in Addis Abeba Mit einer guten Vertretung von Interessengruppen aus Afrika, Europa und Asien schlossen sich Ian Fraser und Catherine Scholtz, Direktoren von RTS Africa Engineering, der nicht rechtsfähigen Vereinigung an. Zusammen mit ihnen haben wir die AHP mit RTS Africa Engineering und Hypowa als ersten beiden Mitgliedsunternehmen im November 2020 offiziell auf Mauritius registriert.
RJK: Warum ist Afrika einer der besten Orte für die Produktion von grünem Wasserstoff?
VO: Entwicklungsländer wären die großen Gewinner des Übergangs zu einer Wasserstoffwirtschaft, wie von angegeben die Asiatische Entwicklungsbank. Wie bereits erwähnt, wird die Errichtung von Wasserstoffwirtschaften in Afrika gleichzeitig enorme soziale, wirtschaftliche und ökologische Vorteile bringen. Soziale und wirtschaftliche Treiber sind oft viel stärker als nur Umwelttreiber.
Afrika ist perfekt positioniert, da es relativ wenig fossile Infrastruktur und Interessenbindungen hat. Afrika ist im Allgemeinen ein Wachstumsmarkt, nicht nur für den Energiesektor. Die afrikanische Bevölkerung wächst weltweit am schnellsten und die Armutsquote sinkt. Anstatt fossile Energie zur Förderung des Wachstums zu nutzen, könnte man CO2 durch den Einsatz von Ökostrom und Wasserstoff „überspringen“. Afrika wird einer der Orte sein, die vom Dogma der fossilen Energie in der Vergangenheit am wenigsten eingefroren wurden. Eine starke Infrastruktur ist in dieser neuen Welt tatsächlich nachteilig. Wenn das derzeitige System zu gut funktioniert, gibt es Widerstand gegen Veränderungen und zu viel Erbe, um es zu überwinden. Afrika kann in vielen Fällen als sogenannte „grüne Wiese“ angesehen werden. Es gibt viele nicht genutzte und nicht landwirtschaftlich genutzte, unfruchtbare oder öde Gebiete. Dies kommt zu dem Überfluss an sehr guten erneuerbaren Energiequellen sowie Mineralressourcen hinzu. Aus sozialer Sicht hat Afrika auch eine große und junge Belegschaft, die die Wertschöpfungsketten für grünen Wasserstoff und Strom aufbauen könnte. Die Nähe zu Europa und dem Nahen Osten erleichtert auch Handel, Austausch und Zusammenarbeit.
RJK: Welche Branchen und Anwendungen sind reif für die Einführung von Wasserstoff und das Wachstum der Wirtschaft für grünen Wasserstoff in Afrika?
VO: Branchen, in denen Verfügbarkeit und Verfügbarkeit von Energie für ihr Geschäftsmodell von entscheidender Bedeutung oder für die Sicherheit ihres Betriebs von entscheidender Bedeutung sind. Denken Sie an den Telekommunikationssektor, den (unterirdischen) Bergbau und die Lüftung, Krankenhäuser und Hotels.
Auf Energiebasis zahlt man mehr für Kraftstoffe (z. B. Benzin, Diesel) als für Rohstoffe oder Chemikalien aus der Industrie (z. B. Ammoniak-, Zement- und Stahlproduktion). In Regionen, in denen der Transport von Kraftstoffen oder Chemikalien einen großen Teil der Anlandekosten ausmacht, ist oder wird grüner Wasserstoff kostengünstig. Denken Sie an LKWs oder die Herstellung von Düngemitteln auf Ammoniakbasis in Binnenländern. Ein gutes Beispiel in abgelegenen Bergbaugebieten ist Anglo American, das mit der Wasserstoffproduktion vor Ort aus Solar-PV beginnt, um den Bergbaubetrieb anzutreiben und Wasserstoffbrennstoff für das zu produzieren Bergbau Muldenkipper.
Neben den wirtschaftlichen Faktoren schaffen auch Umweltfaktoren ein Bewusstsein und es werden Ziele festgelegt, um den CO2-Fußabdruck in Afrika zu verringern. Viele Branchen in Afrika sind Teil global operierender Unternehmen, in denen die Aktionäre einen geringeren CO2-Fußabdruck fordern. Da Afrika ein Wachstumsmarkt ist, ist es sinnvoll, den CO2-Fußabdruck in Afrika zu verringern oder zu vermeiden, insbesondere bei der Expansion.
RJK: Welche Länder in Afrika sind am besten geeignet, um Chancen in der grünen Wasserstoffwirtschaft zu nutzen?
VO: Alle afrikanischen Länder können auf die eine oder andere Weise die Vorteile einer grünen Wasserstoffwirtschaft nutzen. Nahezu alle afrikanischen Länder sind reich an mindestens einer oder mehreren der am weitesten verbreiteten erneuerbaren Energiequellen: Wind, Sonne, Wasserkraft, Geothermie und Biomasse. Die meisten afrikanischen Länder verfügen über eine relativ geringe Bevölkerungsdichte und nicht verfügbares Ackerland. Diese Faktoren deuten darauf hin, dass die Grundvoraussetzungen vorhanden sind, um autarke Ökonomien für grünen Wasserstoff zu schaffen, und dass der Import von Energie erheblich vermieden oder verringert werden kann.
Mehrere afrikanische Länder in den nördlichen und südlichen Tropen verfügen über extrem gute Sonnen- und Windressourcen. Denken Sie auch an die nordafrikanischen Länder und an Namibia, Südafrika, Angola und Botswana, wenn große Mengen an nicht landwirtschaftlich nutzbarem Land verfügbar sind und sich in der Nähe des Ozeans befinden oder über Infrastrukturen verfügen, die mit dem Ozean verbunden sind. Diese Länder könnten Wasserstoff zu so geringen Kosten und in erheblichen Mengen produzieren, dass er für aktuelle Anwendungen auf der Basis fossiler Brennstoffe weltweit wettbewerbsfähig wird, und so Wasserstoff (entweder in flüssiger Form, gebunden an Stickstoff als Ammoniak oder flüssige organische Wasserstoffträger) in Regionen ohne große Mengen exportieren erneuerbarer Energiequellen oder Landverfügbarkeit wie Europa, Japan, Südkorea und andere. Mehrere Experten sehen a globales Energiesystem ähnlich zu Das heutige System basiert auf Öl und Erdgas.
Einige andere afrikanische Länder verfügen über eine extreme Fülle an Bodenschätzen, die für die Herstellung von Sonnenkollektoren, Windkraftanlagen, Elektromotoren, Batterien, Elektrolyseuren und Brennstoffzellen oder biologischem Kohlenstoff (Biomasse) unerlässlich sind, beispielsweise für die Herstellung von Chemikalien und Biokunststoffen.
Ich hoffe / glaube wirklich, dass das Abkommen der afrikanischen kontinentalen Freihandelszone (AfCFTA) die Schaffung einer panafrikanischen und globalen Wirtschaft für grünen Wasserstoff beschleunigen kann / wird.
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Über den Autor
Remeredzai Joseph Kuhudzai Remeredzai Joseph Kuhudzai ist seit seiner Grundschulzeit von Batterien fasziniert. Im Rahmen seiner Physikklasse an der High School musste er einen Wahlkurs wählen. Er hat sich für den Kurs für erneuerbare Energien entschieden und ist seitdem begeistert.
An der Universität beschäftigte er sich weiterhin mit Materialien mit Anwendungen im Energieraum und promovierte schließlich über die Untersuchung von Strahlenschäden in gasgekühlten Hochtemperatur-Kernreaktoren. Seitdem ist er in die Solar- und Speicherbranche gewechselt, und seine Liebe zu Batterien hat ihn dazu gebracht, von Elektrofahrzeugen besessen zu sein.