transport

Hidrogen Tidak Mungkin Pernah Menjadi Solusi yang Layak untuk Teka-Teki Penyimpanan Energi – Bertambah Dengan Itu?

Dari MANHATTAN CONTRARIAN

Francis Menton

Apa yang saya sebut “teka-teki penyimpanan energi” adalah masalah yang jelas tetapi sebagian besar tidak dikenali bahwa listrik yang dihasilkan oleh energi terbarukan yang terputus-putus seperti angin dan matahari tidak dapat menjaga jaringan listrik tetap beroperasi tanpa beberapa metode penyimpanan energi untuk memenuhi permintaan pelanggan pada saat produksi rendah. Saat-saat produksi rendah dari angin dan matahari ini terjadi secara teratur — misalnya, malam yang tenang — dan dapat bertahan selama seminggu atau lebih dalam kasus periode mendung dan tenang yang parah di musim dingin.

Jika rencananya adalah untuk memberi daya pada seluruh Amerika Serikat dengan fasilitas angin dan matahari, dan jika kita berasumsi bahwa fasilitas angin dan matahari akan dibangun cukup untuk menghasilkan energi yang setara dengan penggunaan selama setahun, maka kita perlu melakukan perhitungan berapa banyak penyimpanan yang diperlukan untuk menyeimbangkan waktu kelebihan produksi dengan produksi yang tidak mencukupi untuk melewati tahun tanpa pemadaman. Tantangan untuk melewati satu tahun penuh bisa membutuhkan penyimpanan yang jauh lebih banyak daripada sekadar melewati kekeringan angin/matahari selama seminggu, karena angin dan matahari bersifat musiman, menghasilkan lebih banyak di beberapa musim daripada yang lain.

Posting sebelumnya di blog ini telah mengutip beberapa perhitungan yang kompeten dari jumlah penyimpanan yang dibutuhkan untuk yurisdiksi yang berbeda untuk melewati satu tahun penuh dengan hanya angin dan matahari untuk menghasilkan listrik. Untuk kasus di seluruh Amerika Serikat, posting dari Januari 2022 ini menjelaskan pekerjaan Ken Gregory, yang menghitung kebutuhan penyimpanan, berdasarkan tingkat konsumsi listrik saat ini, sekitar 250.000 GWH untuk melewati satu tahun. Jika Anda kemudian mengasumsikan sebagai bagian dari proyek dekarbonisasi, elektrifikasi semua sektor ekonomi yang saat ini tidak dialiri listrik (transportasi, pemanas rumah, industri, pertanian, dll.), kebutuhan penyimpanan akan kira-kira tiga kali lipat, menjadi 750.000 GWH. Jika kebutuhan penyimpanan itu harus dipenuhi oleh baterai, dan kami menetapkan harga jumlah penyimpanan yang dibutuhkan dengan harga baterai terbaik yang tersedia saat ini (baterai lithium ion tipe Tesla), kami mendapatkan biaya modal di muka dalam kisaran ratusan triliunan dolar. Biaya itu saja akan menjadi kelipatan besar dari seluruh PDB AS, dan jelas akan membuat seluruh proyek dekarbonisasi menjadi tidak mungkin. Selain itu, baterai jenis lithium-ion (dan semua baterai lain yang tersedia saat ini) tidak memiliki kemampuan untuk menyimpan daya selama berbulan-bulan, mulai dari musim panas hingga musim dingin, tanpa pemborosan, dan kemudian mengosongkannya selama bulan-bulan tambahan. . Dengan kata lain, fantasi ekonomi energi angin/solar sepenuhnya yang didukung hanya oleh baterai ditakdirkan untuk dengan cepat menabrak dinding yang tidak dapat ditembus.

Jadi apakah ada pendekatan lain untuk dekarbonisasi yang bisa berhasil? Dengan nuklir yang diblokir oleh aktivis lingkungan yang sama yang menentang semua penggunaan bahan bakar fosil, pilihannya sedikit. Yang paling masuk akal adalah menggunakan hidrogen sebagai sarana penyimpanan untuk menyeimbangkan ayunan acak pembangkit listrik tenaga surya dan angin.

Ini tidak seperti tidak ada yang memikirkan hal ini sampai sekarang. Memang, bagi politisi dan aktivis yang dapat dengan bebas berceramah tentang solusi teoretis tanpa harus khawatir tentang hambatan atau biaya praktis, hidrogen sepertinya tidak bisa lebih mudah. Dengan hidrogen, Anda dapat benar-benar memotong karbon dari siklus energi: buat hidrogen dari air, simpan sampai Anda membutuhkannya, dan kemudian bila perlu, bakar untuk menghasilkan energi dengan hanya air sebagai produk sampingannya.

Kembali pada tahun 2003, Presiden George W. Bush saat itu mengusulkan sistem yang persis seperti itu dalam pidatonya di State of the Union:

Dalam Pidato Kenegaraan 2003, Presiden Bush meluncurkan Inisiatif Bahan Bakar Hidrogennya. Tujuan dari inisiatif ini adalah untuk bekerja dalam kemitraan dengan sektor swasta untuk mempercepat penelitian dan pengembangan yang diperlukan untuk ekonomi hidrogen. Inisiatif Bahan Bakar Hidrogen Presiden dan Kemitraan FreedomCAR menyediakan hampir $1,72 miliar untuk mengembangkan sel bahan bakar bertenaga hidrogen, teknologi infrastruktur hidrogen, dan teknologi mobil canggih. Inisiatif Presiden akan memungkinkan komersialisasi kendaraan sel bahan bakar dalam jangka waktu 2020.

Mobil sel bahan bakar (yaitu, berbahan bakar hidrogen) pada tahun 2020. Tidak ada apa-apa!

Mungkin Anda belum melihat sejumlah besar mobil berbahan bakar hidrogen di jalan-jalan di sini pada tahun 2022. Bagaimana dengan proyek untuk menghasilkan hidrogen dengan proses elektrolisis bebas karbon dari air (kadang-kadang dikenal sebagai “hidrogen hijau”) ? Ini dari JP Morgan Wealth Management 2022 Annual Energy Paper (halaman 39):

Produksi hidrogen hijau saat ini dapat diabaikan. . . .

Solusinya tampak sangat jelas, namun tidak ada yang melakukannya. Apa yang salah dengan semua orang?

Ringkasan jawabannya adalah bahwa hidrogen dalam bentuk gas bebas jauh lebih mahal untuk diproduksi daripada gas alam tua yang baik (alias metana atau CH4), dan begitu Anda memilikinya, itu lebih rendah dalam segala hal dibandingkan gas alam sebagai bahan bakar untuk menjalankan sistem energi (selain masalah emisi karbon, jika menurut Anda itu masalah). Hidrogen jauh lebih sulit dan mahal daripada gas alam untuk diangkut, disimpan, dan ditangani. Itu jauh lebih berbahaya dan bisa meledak. Volumenya jauh lebih sedikit, yang membuatnya kurang berguna untuk aplikasi transportasi seperti mobil dan pesawat terbang.

Dan tentu saja tidak ada proyek demonstrasi dalam skala besar untuk menunjukkan bagaimana sistem tenaga berbasis hidrogen akan bekerja atau berapa biayanya setelah memasukkan semua ekstra dan tidak diketahui saat ini tidak hanya untuk memproduksinya tetapi juga untuk mengangkutnya dan menanganinya. dengan aman.

Berikut adalah beberapa masalah yang muncul dalam pertimbangan hidrogen sebagai cara untuk mendekarbonisasi:

  • Biaya hidrogen “hijau” versus gas alam. Dalam beberapa tahun terakhir, sebelum beberapa bulan terakhir, harga gas alam berkisar antara sekitar $2 dan $6 per juta BTU di AS. Lonjakan harga beberapa bulan terakhir telah membuat harga gas alam menjadi sekitar $9/MMBTU. Sementara itu, menurut artikel di Seeking Alpha Desember 2020 ini, harga hidrogen “hijau” yang dihasilkan oleh elektrolisis air berada dalam kisaran $4 hingga $6 per kg, yang diterjemahkan, menurut Seeking Alpha, menjadi $32 hingga $48 per MMBTU. Dengan kata lain, bahkan dengan kenaikan harga gas alam yang sangat dramatis baru-baru ini, masih 3 sampai 5 kali lebih murah untuk diperoleh daripada hidrogen “hijau”. Ada beberapa yang memprediksi penurunan harga yang dramatis di masa depan untuk hidrogen “hijau”, dan juga kenaikan harga yang berkelanjutan untuk gas alam. Mungkin. Tetapi dengan harga di mana mereka sekarang, atau mendekati, tidak ada yang akan melakukan pembelian besar hidrogen “hijau” sebagai bahan bakar cadangan untuk energi terbarukan yang terputus-putus; dan tanpa pembeli, tidak ada yang akan memproduksi barang dalam jumlah besar.
  • Berapa banyak kapasitas pembangkit matahari/angin yang dibutuhkan untuk menghasilkan hidrogen “hijau”? Jumlah panel surya dan/atau turbin angin yang benar-benar menakjubkan akan diperlukan untuk membuat hidrogen “hijau” yang cukup untuk menjadi faktor yang berarti dalam mendukung jaringan yang sebagian besar ditenagai oleh matahari dan angin. Potongan Seeking Alpha memiliki perhitungan tentang berapa banyak kapasitas panel surya papan nama yang diperlukan untuk menghasilkan hidrogen “hijau” yang cukup untuk menyalakan hanya satu generator turbin GE ukuran kecil (288 MW). Jawabannya adalah, kapasitas papan nama surya untuk melakukan pekerjaan itu akan mendekati sepuluh kali kapasitas pabrik yang akan menggunakan hidrogen: “Pertimbangkan turbin gas GE 9F.04 yang banyak digunakan, yang menghasilkan daya 288 MW. Dengan bahan bakar hidrogen 100%, GE menyatakan bahwa turbin ini akan menggunakan sekitar 9,3 juta CF atau 22.400 kg hidrogen per jam. Dengan biaya energi elektrolisis 80% yang efisien sebesar 49,3 kWh/kg, menghasilkan pasokan hidrogen satu jam akan membutuhkan daya 1.104 MWh untuk elektrolisis. Untuk menghasilkan hidrogen untuk menjalankan turbin selama 12 jam (~ senja hingga fajar) akan membutuhkan 12 x 1.104 MWh, atau 13,2 GWh. Mengingat faktor kapasitas surya 20% yang khas, itu akan membutuhkan sekitar 2,6 GW kapasitas papan nama surya yang didedikasikan untuk menghasilkan hidrogen untuk bahan bakar generator 288 MW ini dalam semalam. Mengingat kerugian yang luar biasa dalam proses pembuatan hidrogen dan kemudian mengubahnya kembali menjadi listrik, hampir tidak mungkin untuk membayangkan bahwa proses ini dapat bersaing dengan biaya hanya dengan membakar gas alam.
  • Membuat cukup hidrogen “hijau” untuk memberi daya pada negara berarti mengelektrolisis lautan. Laut secara efektif tidak terbatas sebagai sumber air, tetapi persediaan air tawar terbatas. Jika Anda mengelektrolisis air garam, Anda mendapatkan sejumlah besar klorin yang sangat beracun. Ada orang yang mengerjakan solusi untuk masalah raksasa ini, tetapi sampai sekarang semuanya masih dalam tahap laboratorium. Biaya tambahan untuk mendapatkan hidrogen “hijau” Anda dari laut adalah kartu liar yang lengkap.
  • Hidrogen jauh lebih sedikit energi padat daripada bensin dengan volume. Untuk banyak tujuan, dan khususnya untuk tujuan bahan bakar transportasi, sangat relevan bahwa hidrogen jauh lebih ringan daripada bensin berdasarkan volume. Bahkan hidrogen cair memiliki kerapatan energi berdasarkan volume yang hanya seperempat dari bensin (8 MJ/L versus 32 MJ/L), yang berarti tangki bahan bakar jauh lebih besar; dan hidrogen cair perlu disimpan pada suhu yang sangat dingin yaitu -253 derajat C. Atau, Anda dapat mengompres gas, tetapi kemudian Anda berbicara lebih seperti kerugian kepadatan energi 10 kali lipat. Baik mengompresi gas atau mengubahnya menjadi cairan akan membutuhkan energi tambahan dalam jumlah besar, yang merupakan biaya tambahan yang belum diperhitungkan dalam perhitungan.
  • Hidrogen membuat pipa baja lebih rapuh. Hidrogen jauh lebih sulit daripada gas alam untuk diangkut dan ditangani. Sebagian besar pipa gas yang ada terbuat dari baja, dan hidrogen memiliki efek pada baja yang dikenal sebagai “getaran”, yang membuat pipa retak dan bocor seiring waktu. Retakan dan kebocoran dapat menyebabkan ledakan. Juga, karena masalah kepadatan energi volumetrik, jaringan pipa gas alam yang ada dapat membawa energi yang jauh lebih sedikit jika digunakan untuk membawa hidrogen.

Saya tidak tahu berapa banyak tambahan biaya energi kita jika kita secara paksa menyingkirkan semua hidrokarbon dan beralih ke angin dan matahari yang didukung oleh hidrogen “hijau” — dan begitu pula orang lain. Dugaan yang terdidik adalah bahwa semua biaya energi akan dikalikan dengan sesuatu dalam kisaran lima hingga sepuluh.

Baca artikel selengkapnya di sini.

Tentunya seluruh keluaran toto hk diambil alih segera berasal dari website resmi mereka yaitu Hongkongpools.com dan sekedar informasi tambahan untuk para pemain pemula, bahwa pasaran Hongkong ada tiap tiap hari dan jadwal tutup pasarannya di jam 23 : 00 WIB maka berasal dari itu kerap – seringlah mampir di situs kita supaya tidak ketinggalan informasi seputar toto Hongkong. Untuk para pemain togel yang telah memiliki pengalaman sudah pasti perlu data result Hongkong wla lengkap, maka berasal dari itu silahkan klik halaman Data Keluaran HK Terlengkap Hari Ini yang di mana di halaman ini anda mampu melihat banyak sekali information – knowledge nomer togel hongkong dari th. – tahun yang lalu.