При производстве удобрений, в качестве охлаждающей жидкости для электростанций или в топливных элементах для автомобилей: водород – универсальный газ. Сегодня большая часть водорода для промышленного применения производится с использованием ископаемого топлива, прежде всего природного газа и угля.
Однако в экологически чистой энергетической системе водород может играть иную роль: как важный носитель хранения и средство балансировки распределительных сетей: избыточная энергия ветра и солнца может использоваться для производства водорода путем электролиза воды. Этот процесс известен как преобразование энергии в газ.
Водород может регенерировать энергию позже, например, генерируя электроэнергию и тепло в топливных элементах, добавляя водород в трубопроводную сеть природного газа или преобразовывая в синтез-газ.
"Должен ли я продавать энергию или преобразовывать ее?"
Однако технология производства электроэнергии из газа всегда считалась неконкурентоспособной.
Гюнтер Гленк, заведующий кафедрой управленческого учета ТУМ и проф. Стефан Райхельштейн, исследователь из Университета Мангейма и Стэнфордского университета, завершил анализ, демонстрирующий осуществимость рентабельного производства водорода с нулевыми выбросами. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Energy, показывает, что в текущих рыночных условиях Германии и Техаса важен один фактор:
Концепция требует оборудования, которое можно использовать как для подачи энергии в сеть, так и для производства водорода.
Эти комбинированные системы, которые еще не получили широкого распространения, должны оптимально реагировать на значительные колебания мощности ветра и цен на рынках электроэнергии. «Оператор может в любой момент решить: продавать энергию или преобразовывать ее», – объясняет Стефан Райхельштейн.
Производство в некоторых отраслях было бы прибыльным уже сегодня
В Германии и Техасе до определенных уровней производства такие предприятия уже могут производить водород по ценам, конкурентоспособным по сравнению с предприятиями, использующими ископаемое топливо.
В Германии, однако, назначенная государством цена должна быть оплачена за производство электроэнергии, а не за ее подачу в сеть.
«Для среднего и мелкого производства эти объекты уже были бы прибыльными», – говорит Райхельштейн.
Производство в таком масштабе подходит, например, для металлургической и электронной промышленности – или для питания парка вилочных погрузчиков на территории завода. Экономисты прогнозируют, что к 2030 году этот процесс также будет конкурентоспособным в крупномасштабном производстве, например, для нефтеперерабатывающих заводов, производства аммиака, при условии, что затраты на ветроэнергетику и электролиты сохранят тенденцию к снижению, наблюдаемую в последние годы. «Также возможно использование в топливных элементах для грузовиков и кораблей», – говорит Гленк.
Источники энергии для интеллектуальной инфраструктуры
Модель экономистов предлагает план планирования для промышленности и энергетической политики. Он может учитывать многие другие факторы, такие как сборы за выбросы углерода, и рассчитывать оптимальный размер двух подсистем. Это также применимо к другим странам и регионам.
«Энергетика в газ предлагает новые бизнес-модели для компаний в различных отраслях», – говорит Гленк. «Энергетические компании могут стать поставщиками водорода для промышленности.
Между тем производители могут участвовать в децентрализованном производстве электроэнергии с помощью своих собственных комбинированных мощностей. Таким образом, мы можем разработать безопасную для климата и интеллектуальную инфраструктуру, которая оптимально связывает производство электроэнергии, производство и транспорт."