I “Liftoff Reports” del DOE statunitense spiegano quanto importanti le nuove tecnologie pulite possano passare dal laboratorio alla produzione

Il Dipartimento dell’Energia (DOE) sta svolgendo un ruolo cruciale nell’accelerare la commercializzazione delle tecnologie energetiche pulite. Con il sostegno dell’Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) e dell’Inflation Reduction Act (IRA), il DOE è destinato a investire miliardi di dollari in dimostrazioni su larga scala e nell’implementazione di queste tecnologie nel prossimo decennio.

I primi rapporti Pathways to Commercial Liftoff del DOE mirano a fornire preziosi spunti e indicazioni per le decisioni di investimento, concentrandosi sul nucleare avanzato, sulla gestione del carbonio, sull’idrogeno pulito e sullo stoccaggio di energia a lungo termine.

Questi rapporti mirano a promuovere ulteriori discussioni nel settore privato e a raccogliere più feedback in futuro per guidare la transizione verso l’energia pulita. Attraverso il coinvolgimento e la modellizzazione delle parti interessate, i Liftoff Reports offrono una risorsa per informare il processo decisionale per l’industria, gli investitori e, si spera, la più ampia comunità delle parti interessate.

Nei prossimi mesi, il DOE afferma che aggiungerà ulteriori rapporti incentrati su altre aree tecnologiche emergenti. Queste aree sono state attentamente selezionate in base al loro contributo previsto alla transizione verso l’energia pulita, integrando il ruolo delle tecnologie energetiche pulite mature. L’intento dichiarato con questi rapporti è quello di promuovere un dialogo significativo con il settore privato. Poiché continuano ad aggiornare e rivedere questi rapporti nel tempo, incoraggiamo il feedback continuo da parte del settore.

Potete trovarli tutti qui, ma riassumerò alcuni dei risultati di questi primi rapporti su queste importanti aree tematiche.

Nucleare avanzato

Secondo il DOE, l’energia nucleare può contribuire a fornire un sostegno alle energie rinnovabili intermittenti (IOW, “quando il sole non splende e il vento non soffia”). Può fornire una parte sostanziale della capacità aziendale aggiuntiva richiesta, garantendo un futuro energetico sostenibile e resiliente, anche se nel complesso non è pulito come le energie rinnovabili. Almeno non peggiora il cambiamento climatico, giusto?

Per raggiungere l’obiettivo zero negli Stati Uniti entro il 2050, il modello di sistema del DOE suggerisce la necessità di circa 550-770 GW di energia pulita e affidabile aggiuntiva. Tra le opzioni disponibili, l’energia nucleare avanzata emerge come la scelta economicamente sostenibile per almeno 200 GW di questa espansione di capacità. Questa ipotesi tiene conto della prevista riduzione dei costi di capitale durante la notte, rendendola un’alternativa favorevole rispetto ad altre opzioni pulite e affidabili come le energie rinnovabili abbinate allo stoccaggio di energia a lungo termine, i combustibili fossili con la cattura del carbonio e l’energia geotermica.

Entro il 2050, lo spiegamento di circa 200 GW di capacità nucleare negli Stati Uniti potrebbe richiedere circa 700 miliardi di dollari in investimenti di capitale, di cui 35-40 miliardi di dollari richiesti entro il 2030. Le limitazioni relative all’espansione della trasmissione, all’interconnessione, all’intensità dell’uso del territorio e ad altri fattori che ostacolare la crescita delle energie rinnovabili potrebbe aumentare ulteriormente l’attrattiva del nucleare come alternativa.

Per implementare con successo reattori avanzati su larga scala, è fondamentale adottare misure proattive. Ciò include la creazione di un solido portafoglio ordini di 5-10 progetti entro il 2030 e la garanzia di tempistiche di costruzione e profili di costo prevedibili. Per migliorare il processo dovrebbero essere incorporati preziosi spunti derivanti dalla costruzione delle unità 3 e 4 presso l’impianto di generazione elettrica di Alvin W. Vogtle, che ha coinvolto due reattori ad acqua pressurizzata Westinghouse AP1000.

Idrogeno pulito

Quando si tratta di idrogeno pulito, il DOE ritiene che svolgerà un ruolo cruciale nella decarbonizzazione dei settori che pongono sfide maggiori, come la raffinazione, i prodotti chimici e i trasporti pesanti. La sua importanza risiede nella sua capacità di affrontare le emissioni di carbonio in questi settori che sono più difficili da decarbonizzare. Quindi, non stanno cercando di spingerlo per cose come i veicoli leggeri e medi, dove sappiamo che sarebbero super dispendiosi.

Il mercato dell’idrogeno pulito negli Stati Uniti è destinato a sperimentare una rapida crescita, guidato da vari fattori come il finanziamento dell’Hydrogen Hub da parte del Dipartimento dell’Energia, il credito d’imposta sulla produzione di idrogeno (PTC), l’iniziativa Hydrogen Earth Shot del DOE e gli obiettivi di decarbonizzazione abbracciato sia dal settore pubblico che da quello privato. Si prevede che questa crescita consentirà alla produzione di idrogeno pulito di aumentare dai livelli attuali di quasi zero a circa 10 milioni di tonnellate all’anno (MMTpa) entro il 2030, con applicazioni che abbracciano i settori industriale, dei trasporti e dell’energia. Guardando più avanti, l’obiettivo è raggiungere 50 MMTpa entro il 2050. Obiettivi così ambiziosi rappresentano un’opportunità di investimento che va da 85-215 miliardi di dollari fino al 2030.

In molti casi, l’adozione di PTC a idrogeno pulito accelera in modo significativo i punti di pareggio del costo totale di proprietà (TCO) fino ai prossimi cinque anni. Ciò vale per i progetti di prim’ordine, in particolare quelli con accesso a fonti rinnovabili ad alta capacità, sia nel settore industriale che in quello dei trasporti. L’introduzione delle disposizioni BIL e IRA ha effettivamente stimolato la produzione di idrogeno pulito, determinando l’annuncio di numerosi progetti che dovrebbero soddisfare la domanda prevista entro il 2030, con ulteriori annunci all’orizzonte.

Ma ci saranno sfide.

Il Dipartimento dell’Energia (DOE) sottolinea che, sebbene le dinamiche favorevoli dal lato dell’offerta siano importanti, da sole non sono sufficienti per scalare il mercato. Affrontare le attuali sfide dell’uovo e della gallina tra la scalabilità dell’infrastruttura midstream e le applicazioni finali è fondamentale. Per dimostrare la fattibilità del ridimensionamento dell’idrogeno pulito e dell’espansione delle reti regionali di distribuzione e di prelievo, i cluster di progetti sull’idrogeno (inclusa la produzione e il prelievo adiacenti) e gli hub regionali dell’idrogeno negli Stati Uniti (alcuni dei quali riceveranno finanziamenti dal DOE) serviranno come punti di prova vitali.

Stoccaggio di energia a lunga durata (LDES)

CleanTechnica i lettori conoscono già il valore dello stoccaggio dell’energia, che spesso si presenta sotto forma di batterie agli ioni di litio come Tesla Powerwall e Megapack. Ma quando si considera l’archiviazione a lungo termine (si pensi a settimane e forse anche a mesi, non a giorni), ci sono molti potenziali vantaggi.

Nel rapporto, il Dipartimento dell’Energia sottolinea l’importanza dello stoccaggio di energia a lunga durata (LDES) nel garantire flessibilità e affidabilità all’interno di un sistema energetico decarbonizzato. LDES si presenta anche come una soluzione cruciale per migliorare la resilienza locale e regionale, in particolare di fronte al crescente numero di eventi meteorologici estremi. Riducendo i costi e i rischi associati all’espansione della rete, LDES si rivela una risorsa preziosa per realizzare un futuro energetico sostenibile.

Le applicazioni del mercato energetico per il raggiungimento di sistemi net zero nella rete statunitense potrebbero richiedere circa 225-460 GW di capacità LDES. Ciò comporterebbe un investimento di capitale cumulativo di circa 330 miliardi di dollari. Sebbene ciò richieda sostanziali livelli di finanziamento, l’analisi indica che i percorsi a zero emissioni che incorporano il sistema LDES potrebbero produrre risparmi annualizzati di 10-20 miliardi di dollari in costi operativi ed evitare spese in conto capitale entro il 2050, rispetto ai percorsi senza LDES. LDES comprende una vasta gamma di tecnologie con l’obiettivo condiviso di immagazzinare energia per durate che vanno da 10 a 160 ore di dispacciamento.

Il rapporto LDES esamina e classifica due segmenti di mercato: LDES inter-day (10-36 ore) e LDES multi-day (36-160+ ore). Il raggiungimento di un’implementazione diffusa delle tecnologie LDES richiederà sforzi mirati in tre aree chiave: promozione degli investimenti pubblici e privati ​​per ridurre i costi e migliorare le prestazioni, attuazione di interventi e riforme di mercato per incentivare prestazioni e servizi differenziati e creazione di catene di fornitura flessibili ed efficienti per evitare colli di bottiglia nell’implementazione. in mezzo a potenziali aumenti della domanda.

C’è molto altro da leggere

Se questi riassunti sembrano interessanti, consiglio vivamente di controllare i rapporti completi. L’obiettivo, come detto in precedenza, è stimolare il pensiero nel settore. Forse ti verranno in mente alcune buone idee per aiutare queste tecnologie o migliorare le energie rinnovabili al punto in cui non saranno più necessarie.

Immagine in primo piano fornita da US DOE (dominio pubblico).