Queensland Australien hat ein Problem mit den Einnahmen aus fossilen Brennstoffen und möchte, dass Wasserstoff es löst

Vor ein paar Tagen, Craig Parker von Ethikberater Fondsverwaltung in Brisbane, Queensland, Australien, hat sich an mich gewandt, um etwas Input zu bekommen. Er und seine Firma waren als lokales Fondsmanagementunternehmen mit ethischem Investment und ESG-Fokus gebeten worden, Beiträge zu leisten Queenslands Wasserstoffstrategiedas wie so viele solcher Strategien heute stark auf Wasserstoff für Energie setzt.

Projektion der Wasserstoffnachfrage bis 2100, Diagramm vom Autor

Er hatte erste Ideen, wusste aber, dass ich dem Hype um die Wasserstoffwirtschaft, der in den letzten Jahren wieder zugenommen hat, viel kritisch gegenüberstand. Ich habe die Projektion in der obigen Grafik im Jahr 2021 erstellt und sie seitdem ein paar Mal verfeinert, basierend auf Gesprächen und Feedback von globalen Experten, und denke, dass sie näher am Recht liegt als die meisten anderen. Dies ist eine erweiterte Version meiner schnellen E-Mail-Antwort an ihn, um ihn dabei zu unterstützen, den politischen Entscheidungsträgern von Queensland Input zu geben.

Allerdings bin ich nicht kritisch gegenüber Wasserstoff, ich bin kritisch gegenüber grünem Wasserstoff als Energiespeicher und synthetischen Kraftstoffen, die aus grünem Wasserstoff und anderen Rohstoffen hergestellt werden. Die Effizienz ist sehr gering, der CO2-Fußabdruck nimmt mit jeder Umwandlung zu, und es gibt fast immer billigere, kohlenstoffärmere und effektivere Alternativen. Das gilt auch für grünen Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe für den Straßenverkehr, die Luftfahrt und die Schifffahrt.

Parker fragte sich, ob die Wasserstoffspeicherung geeignet sei, das Netz zu festigen. Er war sich der erheblichen Kürzung erneuerbarer Energien bewusst und fragte, ob dieses Speichermedium angemessen sei. Kürzungen treten weltweit aus mehreren Gründen auf, daher lohnt es sich immer, sie zu klären. Beispielsweise kommt es in Ontario häufig zu Kürzungen erneuerbarer Energien, weil diese Provinz zu viel unflexible Kernkraft hat, sodass die regulatorischen und vertraglichen Vereinbarungen, die sich entwickelt haben, es den Netzbetreibern ermöglichen, erneuerbare Energien abzuschalten, wenn es zu viel Angebot gibt. In China gab es Übertragungsengpässe.

Aber Queensland hat eine andere Herausforderung: viele Dachsolaranlagen, die kein Preissignal haben, sodass sie immer laufen, gepaart mit einem Mangel an Netzspeichern. Wie in Kalifornien quakt auch in dem australischen Bundesstaat die Entenkurve lautstark. Als Ergebnis der Australian Energy Market Operator (AEMO) häufig schränkt die Stromerzeugung aus wirtschaftlichen Gründen ein. Ein Netzspeicher würde eine zeitliche Verschiebung der Solarenergie auf Abende oder Bedarfsperioden am nächsten Tag ermöglichen.

Allerdings ist Wasserstoff als Stromspeicher zur Netzstabilisierung eine schlechte Wahl. Grüner Wasserstoff wird kostspielig sein, da Elektrolyseanlagen im industriellen Maßstab kapitalintensiv sind und rund um die Uhr festen Strom benötigen, um mit hohen Kapazitätsfaktoren zu laufen, und die Round-Trip-Effizienz von Strom zu Wasserstoff zu Strom unter 30 % liegt.

ANU GIS-Karte der Standorte von gepumpten Wasserressourcen in Queensland

ANU GIS-Karte der Standorte von gepumpten Wasserkraftressourcen in Queensland, Bild mit freundlicher Genehmigung von ANU

Im Vergleich dazu ist dies die ANU GIS Queensland-Ansicht von allen geschlossenen Wasserkraftanlagen abseits von Flüssen mit einer Fallhöhe von mehr als 400 Metern, oberen und unteren Stauseen liegen horizontal nahe beieinander, in der Nähe von Übertragungsleitungen und abseits von geschützten Gebieten. Es stammt aus einer Studie, die sie vor ein paar Jahren mit dem leitenden Forscher Matt Stocks durchgeführt haben, mit dem ich damals kommunizierte. Ich verwende den GIS-Atlas regelmäßig in meinen Diskussionen mit Energieunternehmern, institutionellen Energiemanagern und Investoren, um ihnen zu helfen, das Ausmaß der Möglichkeiten zu verstehen. Laut der Studie ist die verfügbare Ressource 100-mal so hoch wie bei allen globalen Anforderungen an die Energiespeicherung.

Darüber hinaus ist Pumpwasserkraft von Strom zu Pumpwasser zu Strom zu 80 % und mehr effizient. Das ist ein großer Teil des Grundes, warum es heute weltweit die mit Abstand größte Form der Netzspeicherung ist und warum es immer noch die mit Abstand größte Form der derzeit im Bau befindlichen Netzspeicherung ist. Die Schweiz hat gerade ein Pumpspeicherkraftwerk mit 900 MW / 20 GWh Kapazität in Betrieb genommen, größer als alle weltweit existierenden Batterienetzspeicher. Anfang des Jahres hat China ein einziges Pumpspeicherkraftwerk an sein Netz angeschlossen, das den Schweizer Standort mit 3,6 GW und 40 GWh Kapazität in den Schatten stellt. China hat weitere 50 GW im Bau in China mit wahrscheinlich über 500 GWh Energiespeicher und baut im Rahmen seiner „Belt and Road“-Initiative weltweit Pumpwasserkraftwerke, zum Beispiel die 344 MW Kokhav Hayarden Pumpspeicherwerk in Israel und a 500-MW-Standort auf den Philippinen. Alberta in Kanada und die Färöer bauen kleinere Anlagen. Ontario, das bereits erwähnt wurde, gleicht seine unflexible Kernkrafterzeugung mit einer kürzlich erweiterten aus Pumpspeicherwerk an den Niagarafällenund die Anlage in Michigan Ludington wurde aus dem gleichen Grund gebaut, um nahe gelegenen Atomkraftwerken nachts etwas zu tun.

Pumpwasserkraft ist keine sexy Technologie, aber sie wird seit 1907 kommerziell gebaut, verwendet handelsübliche Industriekomponenten und hat eine Betriebslebensdauer von über 100 Jahren mit grundlegender Wartung und gelegentlichem Turbinenaustausch. Als ich 2021 mit China Light and Power, dem Energieversorger Hongkongs, sprach, betrieb es seine Festland Guangdong 2,4 GW / 25 GWh Pumpspeicherkraftwerk im freihändigen, ferngesteuerten Modus, und das seit über einem Jahrzehnt. Dies ist eine Technologie im industriellen Maßstab, die einfach funktioniert, nicht auf Flüssen sitzt, keine Fischläufe blockiert, der Freizeit- oder kommerziellen Flussnutzung nicht im Wege steht und aufgrund der hohen Fallhöhe relativ kleine Stauseen und Nutzungen hat kleines Wasser.

Queensland liebt Kohle und Kohleflözgas, das hauptsächlich Methan und ein Ersatz für Erdgas ist. 50 % der Exporte von Queensland sind thermische und metallurgische Kohle und Gas. Diese Einnahmen verschwinden in den kommenden Jahrzehnten, was die Regierung verständlicherweise beunruhigt, und sie hoffen, dass grüner Wasserstoff sie ersetzen wird. Es wird nicht.

Das Kohleland ist jedoch ein Pumpwasserland, und Kohlearbeiter und Ingenieure sind hervorragende qualifizierte Ressourcen für den Bau von Pumpwasserkraftwerken und leben bereits im Kohleland. Wie Sie sehen können, ist Queensland reich an Standorten in der Nähe von Cairns und Brisbane, wo sich die Mehrheit der Menschen und der Strombedarf befinden. Viele dieser Pumpspeicherkraftwerke befinden sich dort, wo sich die Kohleminen befinden.

Queensland hat eine ausgezeichnete Gelegenheit, seine erneuerbaren Energien zu festigen, indem Kohlearbeiter dazu gebracht werden, Pumpspeicherkraftwerke zu bauen, anstatt mit Kohlebergarbeitern, die keine Jobs mehr haben, um schwarzen, kohlenstoffreichen Schmutz auszugraben. Grüner Wasserstoff für die Stromspeicherung ist ungeeignet, Pumpwasserkraft jedoch nicht.

Australien raffiniert nicht viel Öl. Die letzten beiden Raffinerien werden jedoch bis 2030 gestützt mit der Erwartung, dass sie bis Ende 2024 sehr schwefelarmen Kraftstoff produzieren werden. 42 % des gesamten Wasserstoffs, der weltweit verwendet wird, befindet sich in Ölraffinerien, wie die obige Nachfrageprognose zeigt, hauptsächlich zur Entschwefelung von Rohöl, also ist dies wahrscheinlich ein großes Problem Nachfrage nach grünem Wasserstoff für einige Jahre.

Inlandsverkäufe von Düngemitteln in Australien

Inlandsverkäufe von Düngemitteln in Australien, Bild mit freundlicher Genehmigung von Fertilizer Australia

Australien verwendet viel Dünger, Herstellung eines Großteils der Ware selbst. UAN, SOA und wasserfreies Ammoniak in der obigen Grafik sind alle Ammoniakprodukte und daher Bereiche mit starker Nachfrage nach grünem Wasserstoff. Derzeit stellt Australien Wasserstoff aus Erdgas und Kohle mit sehr hohen CO2e pro Tonne her. Incitec in Queensland stellt viele Düngemittel her, darunter sein wasserfreies Ammoniakprodukt Big N. Die Herstellung von grünem Dünger in Queensland für den Inlandsmarkt sollte Aufgabe eins sein und wird wirtschaftlich bestehen bleiben.

Der Export von grünem Ammoniak für Düngemittel wird ein guter Zukunftsmarkt sein. Die Welt muss die massiven auf Ammoniak basierenden Düngemittel aus fossilen Brennstoffen verdrängen, und Australiens weite offene Flächen, Sonnenschein, Wind und zugängliche Pumpspeicherkraftwerke machen es gut geeignet, ein großer Akteur zu sein.

Quadrantendiagramm von sexy vs. praktisch vom Autor

Quadrantendiagramm von sexy vs. praktisch, Diagramm vom Autor

Der gesamte Bodentransport erfolgt batterieelektrisch, netzgebunden oder hybrid batteriegebunden. Schwere Fahrzeuge fahren nicht mit Wasserstoff. Biodiesel wird bis zur vollständigen Elektrifizierung ein Brückenkraftstoff für abgelegenere Orte sein, und dann werden Biokraftstoffe der Langstreckenluftfahrt und der Schifffahrt vorbehalten sein. Grüner Wasserstoff ist in jedem Fall weitaus teurer als erneuerbare Energien für Batterien, und jede Tonne CO2e aus erneuerbarem Strom über den gesamten Lebenszyklus wird im grünen Transport multipliziert, wenn damit Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe hergestellt werden.

Die jüngste Ankündigung Deutschlands, dass Wasserstoffzüge im Betrieb dreimal so teuer sind wie netzgebundene, Batterie- und Hybrid-Netzbatteriezüge und daher nicht weiter implementiert werden, nachdem die eine 79 km lange Strecke mit Wasserstoff betankt ist, ist ein zu berücksichtigender Datenpunkt Wasserstoffzentriertes Land. Chinas 500.000 Elektrobusse, die entsprechende Anzahl von Elektro-Lkw und 40.000 km netzgebundener, elektrifizierter Hochgeschwindigkeits-Güter- und Personenschienen sind ein weiterer zu berücksichtigender Datenpunkt.

Das war also meine Anleitung für Parker und durch ihn hoffentlich zu aufmerksamen Ohren unter den politischen Entscheidungsträgern von Queensland. Grüner Wasserstoff für Energie ist eine wirtschaftliche Sackgasse, kein Ersatz für Einnahmen aus fossilen Brennstoffen, und je früher die politischen Entscheidungsträger von Queensland dies verinnerlichen, desto eher wird Queensland in der Lage sein, seine wirtschaftlichen Realitäten anzugehen. Und wenn dies der Fall ist, sollte seine Wasserstoffpolitik viel mehr dem entsprechen, was ich oben angesprochen habe, als seine derzeitigen Strategien.


 

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