Hidrojen, sera gazı veya kirletici madde yaymadığı için fosil yakıtlara temiz bir alternatiftir. Ancak hidrojeni büyük ölçekte üretmek ve çeşitli sektörlerde uygulamak uzun ve zorlu bir iştir. Hidrojen enerjisi piyasası, çeşitli uygulamaları ve gelecek tahminleri hakkında bilgi edinmek için aşağı kaydırın.
İçindekiler
Küresel hidrojen üretim pazarı
hidrojenin kullanım alanları
Hidrojenin geleceği
Küresel hidrojen üretim pazarı
Küresel hidrojen üretim pazarının YBBO'da büyümesi bekleniyor %10.5 263.5 yılına kadar 2027 milyar ABD dolarına ulaşacak. Havacılık ve uzay endüstrisindeki elektrikli araçlarda ve roketlerde yakıt hücreleri için artan hidrojen talebi, pazarı ileriye taşıyor.
Ayrıca, ülkelerin 2050 yılına kadar küresel karbonsuzlaşmayı gerçekleştirme taahhüdünde bulundukları ekonomik politikalar pazarın büyümesini hızlandırdı. 2020'de Avrupa Birliği benzersiz bir hidrojen yeşil hidrojen üretim girişimlerini destekleyen politika.
Asya Pasifik'in en büyük pazar olduğu tahmin ediliyor. hidrojen 2022'deki nesil, Çin en büyük paya sahip. Siemens Energy (Almanya), ENGIE (Fransa) ve Linde plc (İrlanda) bu alandaki başlıca küresel oyunculardır.
Bu makale, yatırımcıların bir enerji kaynağı olarak hidrojen, uygulamaları ve geleceği hakkında bilmesi gereken her şeyi içermektedir.
hidrojen nedir?
Hidrojen, doğal olarak oluşan bir gazdır ve evrenin kütlesinin %75'ini oluşturan, en bol bulunan kimyasal elementlerden biridir. Metan için daha çevre dostu bir alternatiftir. Su, hayvanlar, bitkiler ve insanların tümü içerir hidrojen atomlar. Hemen hemen tüm canlılarda bulunmasına rağmen, bir gaz olarak hidrojen çok azdır.
Hidrojen nükleer enerji, biyogaz, doğal gaz ve güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji gibi farklı kaynaklardan üretilebilir. Ancak en büyük zorluk, işletmeleri beslemek için hidrojeni büyük ölçekte bir gaz olarak kullanmaktır.
Hidrojen neden gelecek için gerekli kabul ediliyor?
Uzun yıllar boyunca evlerde ve işyerlerinde ısınmak ve elektrik sağlamak için doğal gaz kullanıldı. ABD'de, %47 Evlerin yüzde 36'sı doğal gaza, yüzde 85'sı elektriğe bağlıyken, Birleşik Krallık'taki hanelerin yüzde XNUMX'i gaza bağımlı.
Metan, petrol ve gaz sahalarından elde edilen doğal gazın birincil bileşenidir. Endüstriler doğal gazı kullanmaya devam etti çünkü doğal gaz hazır, uygun maliyetli ve birçok ülkenin tarihsel olarak ısıtma ve elektrik üretimi için kullandığı en kirli fosil yakıt olan kömüre daha temiz bir alternatif.
Doğal gaz yandığında değerli bir enerji üretir; ancak atmosfere karbondioksit salarak iklim değişikliğine katkıda bulunur. Buna karşılık, hidrojen yan ürün olarak yalnızca su buharı yayar.
Yeşil hidrojenin gri ve mavi hidrojenden farkı nedir?
Mavi hidrojen yenilenemeyen kaynaklar kullanılarak iki farklı yöntemle üretilir. En yaygın yöntem, toplu hidrojen üreten ve küresel üretimin çoğunu oluşturan buhar metan reformasyonudur. Bu yöntemde, buharı yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda metan ve bir nikel katalizörü ile reaksiyona sokmak için bir reformer kullanılır.
İkinci yöntem, hidrojen üretmek için oksijen, karbon dioksit veya buharın metan ile reaksiyona girdiği oto-termal reformdur. Bu iki yöntemin dezavantajı, bir yan ürün olarak karbona sahip olmaları ve bu karbonu yakalamak ve depolamak için karbon yakalama ve depolamayı gerektirmesidir.
Alternatif olarak, yeşil hidrojen, hidrojeni su moleküllerinden ayıran bir elektrolizöre güç sağlamak için elektrik kullanılarak da üretilebilir. Bu, saf hidrojenle sonuçlanır ve herhangi bir yan ürün salmaz. Elektriğin kullanılmasının ek bir yararı, fazla elektriğin elektrolize yönlendirilmesine izin vermesidir, bu nedenle gelecekteki enerji gereksinimleri için depolanabilecek hidrojen gazı üretmek için kullanılır.
Son olarak, gri hidrojen fosil yakıtlardan üretilir, nispeten ucuzdur ve genellikle gübre yapımında kullanılır. Maalesef üretilen her 1 kg gri hidrojen için 10 kg karbondioksit atmosfere salınıyor. Sonuç olarak, hidrojenin en az yenilenebilir formu olarak kabul edilir.
hidrojenin kullanım alanları
Hidrojen çeşitli uygulamalara sahiptir ve farklı endüstriyel işlemlerde kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde neredeyse tüm hidrojen petrolü rafine etmek, gıdaları işlemek, gübre üretmek ve metalleri işlemek için kullanılıyor. Ülkedeki petrol rafinerileri, yakıtların kükürt içeriğini azaltmak için hidrojen kullanıyor.
Uzay araştırmaları için kullanılır
Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), 1950'lerden beri hidrojeni roket yakıtı olarak kullanıyor. NASA, uzay aracı elektrik sistemlerini hidrojen yakıt hücreleriyle çalıştıran ilk kişiydi.
Hidrojen yakıt hücreleri elektrik üretir
Oksijen ve hidrojen atomlarını birleştirerek, hidrojen yakıt hücreleri elektrik üretir. Bir pil gibi, hidrojen de elektrik üretmek için elektrokimyasal bir hücrede oksijenle reaksiyona girer. Farklı uygulamalar için çeşitli tipte yakıt hücreleri mevcuttur.
Küçük yakıt hücreleri cep telefonlarına ve bilgisayarlara güç sağlayabilir. Bunun aksine, büyük yakıt hücreleri elektrik şebekelerine güç sağlayabilir, binalarda acil durum gücü sağlayabilir ve elektrik şebekelerine bağlı olmayan alanlarda elektrik sağlayabilir.
2021 itibariyle, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 166 satış noktasında toplam kapasitesi yaklaşık 113 megavat (MW) olan yaklaşık 260 çalışan yakıt hücreli elektrik jeneratörü vardı. Yaklaşık 16 MW üretim kapasitesi ile Bridgeport (Connecticut) Yakıt Pili, en büyük tek yakıt hücresi üretim tesisidir.
Bir sonraki en büyük tesis olan Delaware'deki Red Lion Energy Center, 6 MW elektrik üretim kapasitesine sahiptir. Bu çalışan yakıt hücrelerinin neredeyse tamamı hidrojen kaynağı olarak boru hattı doğal gazını kullanırken, diğerleri çöp gazı ve biyogaz kullanır.
Enerji santrallerinde kullanılır
kullanmaya artan bir ilgi var. hidrojen Amerika Birleşik Devletleri'ndeki enerji santrallerinde. Birkaç elektrik santrali, yanma gazı türbinlerinde bir doğal gaz-hidrojen yakıt karışımı üzerinde çalışmak istediklerini açıkladılar. Örneğin, Ohio'da bulunan ve %485 doğal gaz/%95 hidrojen yakıt karışımıyla çalışan bir gaz yakma türbinine sahip olan 5 MW Long Ridge Enerji Üretim tesisi, yenilenebilir kaynaklar kullanılarak üretilen %100 yeşil hidrojeni kullanmayı planlıyor.
Başka bir örnek, Utah'daki Intermountain Power Agency tesisidir; mevcut bir kömürle çalışan elektrik tesisini başlangıçta %30'a kadar hidrojen kullanacak ve sonunda %100 yeşil hidrojen kullanacak olan birleşik bir gazla çalışan tesise dönüştürmeyi planlamaktadır.
araçlarda kullanılır
1992 tarihli Enerji Politikası Yasası uyarınca, hidrojen araç yakıtına alternatif olarak kabul edilir. Sıfır emisyonlu araçlardaki yakıt hücrelerine güç sağlayabildiği, yüksek verimlilik potansiyeline sahip olduğu ve yerli üretim için umut verici bir potansiyele sahip olduğu için hidrojene artan bir ilgi var.
Bir yakıt hücresi, fosil yakıtlarla çalışan içten yanmalı motorlardan 2 ila 3 kat daha verimli olabilir. Hidrojen ayrıca içten yanmalı motorları yakmak için de kullanılabilir, ancak nitrojen oksit açığa çıkarır.
Hidrojen yakıtlı araçlar bugün daha az çünkü yakıt hücreleri pahalıdır ve sınırlı sayıda hidrojen yakıt istasyonu vardır. Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık 48 hidrojen istasyonu mevcuttur ve neredeyse tamamı Kaliforniya'dadır.
Yeşil hidrojen ekonomisine geçiş yapan ülkeler
Avustralya: Avustralya, yeşil hidrojen pazarlarında ihmal edilebilir bir varlığa sahip olmasına rağmen, yenilenebilir hidrojen üretimini teşvik eden güneş ve rüzgar projeleri geliştirmek için çeşitli kuruluşlarla işbirliği yaptı.
Kanada: Kanada, ortak ortaklıklar ve özel ve kamu sektörlerinden gelen yatırımlar sayesinde gelişen bir hidrojen ve yakıt hücresi segmentine sahiptir. Ballard Power Systems ve Hydrogenics gibi bu segmentteki küresel oyuncular da Kanada'da yerleşiktir.
Çin: Hidrojenli araçlar bu ülkede vergiden muaftır ve hidrojen, karbondan arındırılmış ulaşım için potansiyel bir araç olarak görülmektedir. Ayrıca Wuhan, en az 100 yakıt deposu açmayı planladığı için bir hidrojen şehri olarak kabul ediliyor. yakıt hücreli araçlar için istasyonlar 2025 tarafından.
Japonya: Japonya, otomobil üreticileri Toyota ve Honda sayesinde hidrojen yakıt hücrelerinin üretiminde dünya lideridir. Ulus ayrıca sıvılaştırılmış doğal gazdan yeşil hidrojene geçmek için can atıyor.
Hidrojenin geleceği
hidrojen talebi
Kısa dönemde, hidrojen karbondan arındırmak için toplumsal baskının olduğu sektörlerde kullanılacaktır. AB'deki tüketim malları şirketleri, yenilenebilir enerji kaynaklarına giderek daha fazla ilgi gösteriyor.
Hidrojenin yakın gelecekte endüstriyel ham madde ve elektrik üretimini dekarbonize etmesi bekleniyor. Uzun vadede, amonyak ve hidrojenden türetilen sentetik hidrokarbon yakıtların üretimi, havacılık gibi azaltılması en zor sektörlerin karbondan arındırılmasına olanak sağlayacaktır.
hidrojen kaynağı
Kullanılması hidrojen yalnızca yeşil hidrojenin maliyeti önemli ölçüde düşerse daha yaygın hale gelecektir. Fiyatların kısa vadede yüksek olması durumunda büyük olasılıkla talebi karşılamak için mavi hidrojen kullanılacaktır.
hidrojen dağılımı
İyi bağlanmış bir boru hattı ve gemiler ve kamyonlar da dahil olmak üzere hidrojen tedarik etmek için verimli bir dağıtım sistemi yürürlükte olacaktır. Çünkü adanmış hidrojen şebeke mevcut doğal gaz şebekesi kadar yaygın olmayacak, kamyonlarla hidrojen dağıtımı gerekecektir. Boru hatları ve gemilerle yapılacak ithalat iç talebin karşılanmasında kritik öneme sahip olacak.
Yüksek nakliye maliyetleri göz önüne alındığında, düşük maliyetli yenilenebilir elektrikten üretilen yerel hidrojen, ithal edilen hidrojene karşı rekabet gücünü koruyacaktır. Hidrojene olan talep arttıkça, bir boru hattı yapısı aracılığıyla büyük ölçekli depolamaya giden merkezi üretim daha çekici hale gelecektir.
Politika perspektifi
Asya'da elektrolizörler ve yakıt hücreleri üretmek ve Orta Doğu ve Kuzey Amerika'dan yenilenebilir kaynaklar ihraç etmek gibi diğer bölgelerde yeni fırsatlar yaratarak Avrupa büyük olasılıkla hidrojen endüstrisini yönlendirecektir.
Kısa vadeli bir hidrojen kaynağı için elektrolizörlerin ve yakıt hücrelerinin maliyeti azaltılmalıdır. Bununla birlikte, hidrojen her zaman fosil yakıtlardan daha pahalı olacak ve rekabetçi olmak için politika teşviklerini zorunlu kılacaktır.
