Non molto tempo fa, ho avuto l’opportunità di parlare con oltre 300 partecipanti, per lo più australiani, a un webinar dello Smart Energy Council. È stato organizzato per sfruttare il mio insolito allineamento del fuso orario con Oz mentre trascorro alcune settimane in Nuova Zelanda come nomade digitale. Oltre 600 si sono iscritti, molti da altri fusi orari per avere accesso alla registrazione disponibile dal link.
L’organizzatore Steve Blume, ex presidente del Consiglio, e io abbiamo pensato che sarebbe stato utile rispondere alla maggior parte delle decine di domande contenute negli articoli e condividerle anche con i dichiaranti. Questo è il terzo di alcuni articoli con risposte, che saranno aggregate e condivise anche dal Consiglio per i partecipanti. Il primo articolo riguardava questioni relative al trasporto aereo e marittimo, mentre il secondo riguardava i biocarburanti e l’HVDC.
L’inquadramento delle mie osservazioni preparate è stato il Elettrificazione radicale dei trasporti. Ho pubblicato molto sull’argomento poiché ho approfondito la maggior parte dei modi negli ultimi 15 anni.
Diapositiva introduttiva alla presentazione di Michael Barnard al webinar dell’Australian Smart Energy Council
Per riassumere la mia presentazione, tutti i trasporti via terra saranno elettrificati. Si tratta di automobili, camion, autobus, veicoli commerciali, treni e veicoli minerari. Tutto il trasporto marittimo interno e due terzi del trasporto marittimo a corto raggio saranno elettrificati, e solo le rotte più lunghe richiederanno biocarburanti. Anche il trasporto marittimo e quello ferroviario diminuiranno di tonnellaggio a causa della rimozione dei combustibili fossili sfusi dai carichi. L’aviazione sarà sconvolta dalla mobilità aerea regionale elettrica, dal volo autonomo e dal controllo digitale del traffico aereo, e tra 50 anni solo i voli transoceanici richiederanno biocarburanti.
Ciò significa che i miliardi di tonnellate di combustibili fossili necessari ogni anno per l’estrazione, la lavorazione, la raffinazione e la distribuzione stanno scomparendo e saranno sostituiti da decine di milioni di tonnellate di metalli tecnologici come litio e cobalto, nonché da alcune centinaia di milioni di tonnellate di biocarburanti per l’aviazione e la navigazione marittima. È tutto molto fattibile.
Le osservazioni preparate hanno riassunto tutto questo in circa 30 minuti, lasciando troppo poco tempo per le domande, e quindi ho scelto di rispondere alla maggior parte di esse per iscritto.
Idrogeno
Qual è il mercato dei fertilizzanti verdi? WA ha recentemente sanzionato un grande impianto di combustibili fossili/fertilizzanti SMR destinato al mercato indiano, indicando che esiste un mercato limitato.
Oggi circa 30 milioni di tonnellate di idrogeno vengono utilizzate per produrre circa 170 milioni di tonnellate di ammoniaca per i fertilizzanti azotati. Oggi tutto proviene dal gas naturale e dall’idrogeno del carbone.
Si tratta di un enorme mercato globale, ma la domanda è: quali politiche stanno guidando l’adozione dell’ammoniaca verde? L’entrata in vigore del meccanismo di aggiustamento delle frontiere del carbonio in Europa costituirà un fattore trainante.
La mancanza di mercati di fertilizzanti verdi è un problema a breve termine legato alla mancanza di un segnale di mercato che li richieda, non alla mancanza di un mercato reale.
Naturalmente, quando applicata, l’ammoniaca crea anche NOx, un potente gas serra, quindi il mercato dovrà comunque diminuire, ma secondo me rimarrà ampio.
Se non esiste un grande mercato futuro per l’idrogeno verde, come verrà immagazzinata (o verrà sprecata) tutta l’energia rinnovabile (solare, eolica) generata nei periodi di bassa domanda?
Esiste un ecosistema elettrico che presenterà una certa sovracostruzione di energia eolica e solare, molta trasmissione, una quantità ragionevole di stoccaggio in rete sotto forma di idropompaggio, batterie a flusso redox e batterie basate su celle, e una certa gestione della domanda. Ciò rappresenterà circa il 95% delle circostanze. Il resto sarà oggetto di concorrenza tra varie soluzioni a basso capex che favoriranno l’energia a basso costo per ottenere i migliori profitti. In quel mondo non c’è molto spazio per l’espansione dell’idrogeno verde.
Ma esiste comunque un grande mercato per l’idrogeno verde. I 120 milioni di tonnellate che produciamo e utilizziamo da combustibili fossili – il mercato più grande è la raffinazione del petrolio – rappresentano un problema di cambiamento climatico sulla stessa scala di tutta l’aviazione a livello globale. La domanda di idrogeno che non diminuisce mentre riduciamo radicalmente la raffinazione del petrolio, in particolare del greggio ad alto contenuto di zolfo come quello dell’Alberta e del Venezuela, deve essere sostituita con idrogeno verde.
Per cominciare, nel 2019, la produzione elettrica rinnovabile totale di quell’anno a livello globale è stata appena sufficiente a produrre tutto l’idrogeno che produciamo oggi. Non ne costruiremo multipli per trasformare l’idrogeno in una riserva di energia inefficiente e inefficace.
Quale ritieni possa essere il ruolo dell’idrogeno verde proveniente da luoghi isolati con potenziale geotermico massiccio?
Se ho capito bene la domanda, non si tratta di idrogeno bianco o naturale, ma di utilizzo del calore geotermico e della generazione elettrica per promuovere la produzione di idrogeno verde.
E in questo caso, sottolineo un segnale molto chiaro che arriva oggi dalla nostra economia globale riguardo all’idrogeno: l’85% dell’idrogeno viene prodotto nel punto di utilizzo.
Perché? Perché distribuire l’idrogeno come molecola è assurdamente costoso. Come gas è incredibilmente incline a perdite, infragilimento dell’acciaio e problemi con l’elettronica, oltre ad avere una densità in volume molto bassa. La gente dice che lo metteremo negli oleodotti e le navi mandano fumo. Le persone che sostengono che riutilizzeremo il gas naturale esistente o gli oleodotti per l’idrogeno stanno diffondendo fumo di oppio.
Il riutilizzo delle condotte esistenti richiederebbe volumi di idrogeno radicalmente inferiori rispetto al gas naturale. L’energia fornita sarebbe una frazione dell’energia del gas naturale a causa della fisica delle molecole. E l’adeguamento delle condutture esistenti è un po’ dispendioso, poiché non solo l’interno in genere necessita di rivestimento, ma sono necessari nuovi compressori, componenti elettronici e sensori lungo la lunghezza della conduttura per quella minore fornitura di energia. Costruire nuovi gasdotti è ancora peggio.
Ogni pipeline per lo studio sull’idrogeno che ho esaminato continua a commettere gli stessi errori tracciare davvero male i confini del sistema, o realizzarlo completamente ipotesi insostenibili a favore dell’idrogeno e contro HVDC.
Il trasporto di idrogeno in navi cisterna oceaniche, come facciamo con il GNL, sarebbe al minimo cinque volte il costo per unità di energia del GNL dando al trasporto dell’idrogeno ogni beneficio del dubbio. E ricordiamo che le importazioni di GNL sono già la forma di energia più costosa di qualsiasi paese e vengono utilizzate solo come ultima risorsa per mantenere le luci accese.
Se c’è un grande impianto geotermico in mezzo al nulla, in altre parole, produrre idrogeno probabilmente non ha senso rispetto alla trasmissione dell’elettricità ai centri di domanda che includono luoghi che producono idrogeno al punto di utilizzo.
Potrebbero esserci alcuni casi in cui ha senso produrre fertilizzanti a base di ammoniaca in una località geotermica, e se c’è una località geotermica vicino a una miniera di ferro, allora potrebbe avere senso produrre ferro verde con l’idrogeno.
Cosa diresti a un’azienda di autotrasporto che sta per investire nelle infrastrutture per l’idrogeno?
Non farlo.
L’idrogeno per i trasporti su strada è un vicolo cieco. Forniranno le densità di energia delle batterie oggi disponibili in commercio e a livelli di preparazione tecnologica elevata migliaia di chilometri di autonomia a pieno carico. L’elettricità dalla batteria al motore alle ruote è almeno tre volte più efficiente dell’elettricità dall’idrogeno al motore alle ruote nella migliore delle ipotesi per l’idrogeno, quindi i costi operativi saranno sempre tre volte più alti. E i camion a celle a combustibile a idrogeno sono molto più costosi dei camion a batteria elettrica, ma non ottengono vantaggi in termini di economia di scala dai veicoli leggeri, quindi non avranno mai costi di capitale inferiori.
Paga di più per i camion. Pagare di più per le infrastrutture energetiche. Pagare di più per l’energia. Quale azienda di autotrasporti razionale vorrebbe farlo?
Mi piace sempre guardare esempi da tutto il mondo in cui l’esperimento ha già fatto il suo corso per vedere quali sono i risultati. La Cina ha 1,1 milioni di autobus e camion elettrici a batteria sulle sue strade e meno di 10.000 veicoli a celle a combustibile. I giganti minerari Rio Tinto, BHP e FMG sono usciti allo scoperto di recente e hanno affermato che tutti i veicoli minerari saranno elettrici a batteria.
Non c’è futuro nell’idrogeno per i trasporti su strada, quindi tutti i soldi che un’azienda investe in esso sono sprecati.
Qual è la tua opinione sul dispositivo UMich che pretende di essere un dispositivo di fotosintesi artificiale 10 volte più efficiente e cento volte più grande dei precedenti dispositivi di questo tipo?
Principalmente che è così-cosa.
Le dichiarazioni di efficienza riguardano l’uso diretto della luce solare per convertire l’acqua in idrogeno nel punto in cui la luce solare colpisce la cella. Ciò significa che per produrre una quantità utile di idrogeno, dovresti pompare un’enorme quantità di acqua in minuscole cellule, quindi catturare l’idrogeno che ne sgorga attraverso un’area molto vasta.
Per pensare a questo, possiamo prendere un parco solare a basso costo e collegarlo con un cablaggio di base. L’elettricità in quell’area può essere concentrata in un impianto di elettrolisi su scala industriale con grandi pompe, grandi tubi e grandi elettrolizzatori che funzionano in modo molto efficiente.
Oppure possiamo costruire un parco solare della stessa scala, perché questa rimane un’equazione energetica, e distribuire pompe per l’acqua e minuscoli tubi su tutta la spesa, avere minuscole pompe per la cattura dell’idrogeno in ciascuna cella, quindi diffondere una rete parallela ma completamente separata di idrogeno tubi che raccolgono tutto quell’idrogeno. Avremmo praticamente lo stesso cablaggio elettrico per monitorare, controllare e far funzionare il sistema, ma sarebbe messo in parallelo da due sistemi di distribuzione di gas e liquidi separati.
E anche se la cella potrebbe essere economica nella sua classe tecnologica, non sarà altrettanto economica quanto le celle fotovoltaiche.
Questo potrebbe essere utile nello spazio. Non è particolarmente rilevante sulla terra.
Qual è la tua prospettiva riguardo al CSIRO, l’agenzia scientifica nazionale australiana, e al GHD Advisory che chiedono all’Australia di concentrarsi sui trasporti alimentati a idrogeno – insieme ai veicoli elettrici – o rischieranno di rimanere indietro rispetto alle nostre controparti internazionali?
Che il CSIRO era un’organizzazione solida che faceva le cose per bene e che è stata molto criticata dalla precedente amministrazione federale.
Citavo regolarmente la ricerca CSIRO. Non molto negli ultimi dieci anni. Ora è un po’ incerto per quanto riguarda la qualità delle cose che ne escono.
Questo è un esempio calzante. Il fatto che il CSIRO sia giunto a questa conclusione rende chiaro che è caduto ben lontano dal suo precedente apice di eccellenza. Non è possibile guardare seriamente i dati globali sull’idrogeno per i trasporti, sulla termodinamica o sull’economia, confrontarli su un piano di parità con le alternative del mondo reale e scoprire che dovrebbero essere presi sul serio.
Il fatto che le major dei combustibili fossili stiano spingendo forte per rendere l’idrogeno una riserva di energia non ha senso.
In ogni caso si trattava di un rapporto su commissione della GHD. Quando acquisti i servizi di una società di consulenza, ottieni i risultati che desideri. Chi ha pagato per il rapporto e chi ha fissato i termini è una domanda ragionevole con sciocchezze come questa.
Che dire dei piani di Rolls Royce di trasformare alcuni veicoli elettrici in auto elettriche?
Quello solo i cattivi di Bond potranno fare rifornimento di idrogeno a casae le Rolls Royce sono le preferite dai cattivi di Bond, quindi c’è una grande corrispondenza demografica, anche se solo in un mondo fantasy cinematografico.
E così, un’altra serie di domande poste e risposte. Ancora da venire, combustibili fossili, politica e altro ancora.
Non mi piacciono i paywall. Non ti piacciono i paywall. A chi piacciono i paywall? Qui a CleanTechnica, per un po’ abbiamo implementato un paywall limitato, ma ci è sempre sembrato sbagliato ed è sempre stato difficile decidere cosa dovremmo lasciare lì. In teoria, i tuoi contenuti più esclusivi e migliori sono protetti da un paywall. Ma poi lo leggono meno persone! Semplicemente non ci piacciono i paywall e quindi abbiamo deciso di abbandonare i nostri.
Sfortunatamente, il business dei media è ancora un business duro, spietato, con margini ridotti. Rimanere fuori dall’acqua è una sfida olimpica senza fine o forse addirittura… sussulto – crescere. COSÌ …