İklim ve diğer yenilenebilir enerji hedeflerinin gerçekleştirilmesi için yenilenebilir ve verimlikikten daha fazlası gerekiyor
Hükümetler, odaklarını, Covid-19 salgınıyla birlikte, ekonomilerin kapanmasının etkilerinin giderilmesi ve teşvik önlemleriyle hızlı bir şekilde canlandırılmasına yöneltiyorlar. Ekonomik iyileştirme paketleri, dünya çapında temiz enerji geçişlerini desteklerken iş yaratma konusunda eşsiz bir fırsat sunuyor.
Enerji verimliliği için, rüzgar ve güneş PV gibi kaynaklarla başlangıç yapılabilir. Bu endüstriler, değer zincirlerinde milyonlarca insan istihdam ediyor, küresel ekonomiyi canlandırmaya destek niteliğinde çevresel açıdan sürdürülebilir yollar sunuyor.
Ancak, iklim hedeflerini ve diğer sürdürülebilirlik hedeflerini karşılamak için yenilenebilir enerji ve verimlilikten fazlası gerekecektir. IEA analizi, ekonominin tüm bölümlerini karbondan arındırmak için geniş bir temiz enerji teknolojileri portföyüne ihtiyaç duyulacağını göstermiştir. Piller ve hidrojen üreten elektrolizörler, elektrik-kimyasal enerji dönüşümünde çift yönlü iki önemli teknoloji olarak öne çıkıyor. Bu nedenle, bugün tartışılan ekonomik teşvik paketlerinde yer almayı hak ediyorlar.
Piller ve elektrolizörlerin ortak noktaları
Piller ve elektrolizörler, seri üretime uygun, küçük boyutlu, modüler teknolojilerdir. Akü teknolojisinin ilerlemesi, özellikle yüksek üretim hacimleri sayesinde lityum iyon akülerin maliyetinin düşmesiyle, elektrolizörlerden daha ilerlemiştir. Öte yandan, elektrolizör imalatının artması daha erken bir aşamadadır. Ancak bu, kısa vadeli önemli maliyet azaltma girişimlerini kapsamını genişletiyor
Piller ve elektrolizörler elektrokimyanın aynı bilimsel prensiplerini uygularlar, yani elektrolit ve membran malzemeleri gibi çeşitli bileşenleri ve anahtar üretim süreçlerini paylaşırlar. Elektrolizörlerin gelecekteki gelişimi bu nedenle akülerin üretim deneyiminden beslenmeye devam etmektedir. Pillerden edinilen tecrübe, daha hızlı maliyet azaltımı sağlayarak elektrolizör üretiminin artmasına neden olmalıdır.
Toray veya BASF gibi her iki teknoloji için uzmanlaşmış tedarikçiler bu benzerliklerden yararlanma ve her iki cihazın yararına yenilik yapma eğilimindedir. Geliştirilen insan sermayesi ve becerileri birbirini destekler. Tekil bileşenlerin geliştirilmesinde alınan dersler, bunları paylaşan diğer endüstrilerde de fayda yaratma potansiyeline sahiptir. Bunlara yakıt hücreleri, kontrol sistemleri ve diğer mühendislik uygulamalarına özel malzemeler de dahildir.
IEA, 2 Temmuz’da, temiz enerji teknolojisi yeniliklerine odaklanan ve özellikle hızlı temiz enerji geçişlerine uygun olan diğer teknolojileri tartışacak olan Enerji Teknolojisi Perspektifleri özel raporu yayınlayacaktır.
Geleceğin temiz enerji sektörünün batarya ve elektrolizörlerin her ikisine de gereksinimi var
Taşımacılığı elektrikli hale getirmenin kilit teknolojisi olan lityum iyon pillerin fiyatı, tüketici elektroniğinde yaygın kullanım için geliştirildikten sonra son yıllarda keskin bir düşüş gösterdi. Birçok ülkedeki hükümetler, elektrikli otomobillerin daha fazla kullanılmasını teşvik eden ve pil fiyatlarındaki düşüşü daha da hızlandıran politikalar benimsedi. Aynı zamanda, enerji sektörü artık rüzgar ve güneş PV gibi değişken yenilenebilir enerjilerin elektrik sistemlerine entegrasyonunu destekleyen, bataryaların kullanımı için artan fırsatlar sunmaktadır. Bu nedenle, lityum iyon piller artık daha geniş enerji sektörü için bir teknoloji fırsatıdır.
Elektrolizörler, elektrik enerjisi kullanarak suyu hidrojene ve oksijene bölen cihazlar, düşük karbonlu elektrikten temiz hidrojen üretmenin bir yoludur. Temiz hidrojen ve hidrojen türevi yakıtlar, emisyonların nakliye, havacılık, uzun mesafeli kamyonlar, demir-çelik veya kimya endüstrileri gibi özellikle azaltılmasının zor olduğu karbondan arındırılmış sektörler için hayati önem taşıyabilir. Bunlar, diğer temiz enerji teknolojilerinin kolayca konuşlandırılamadığı alanlardır.
Bununla birlikte, şu anda her yıl gübre üretimi ve petrol rafinerilerinde kullanılmak üzere üretilen yaklaşık 70 milyon ton hidrojenin neredeyse tamamı için birincil kaynak doğal gaz ve kömürdür. Bu, hidrojen üretimi ve kullanımının bugün 800 milyon tondan fazla karbondioksit (CO2) emisyonu ile ilişkili olduğu anlamına geliyor – Birleşik Krallık ve Endonezya’nın toplam emisyonlarına eşit şaşırtıcı bir miktar.
Pil üretimi büyüyor, daha da büyüyecek çok alanı mevcut
Dünya’daki pil hücresi üretme kapasitesi son yıllarda hızla arttı. Günümüzde, dünya genelinde üretim operasyonlarında, elektrikli otomobillerde kullanılmak üzere yılda yaklaşık 320 gigawatt-saat (GWh) pil üretebilmektedir. Bu, 2019’da satılan 2.1 milyon elektrikli otomobil için gerekli olan yaklaşık 100 GWh pilin çok üzerindedir.
Akü üretimi için yeterli kapasiteye sahip olmak, karayolu taşımacılığının sürekli elektrifikasyonu için kritik öneme sahiptir. Küresel üretim kapasitesi eşit dağılmamıştır. Çin, küresel kapasitenin yaklaşık% 70 ile dünya lideridir. Çin’i, ABD (% 13), Kore (% 7), Avrupa (% 4) ve Japonya (% 3) takip etmektedir. Covid-19 salgınının patlak vermesi, Çin’in Hubei, Hunan ve Guangdong eyaletlerinde bulunan tüm pil üretim merkezlerini etkiledi. Üretim, tedarik zincirininin restorasyonu ve işe dönüş için geçen süre ile birlikte kademeli olarak yeniden başladı.
Daha fazla büyümek için üretim kapasitesine ihtiyaç vardır. Covid-19 krizine rağmen küresel otomobil endüstrisinin ilan edilen elektrikli araç üretim hedeflerine ulaşıldığı varsayılarak, 2025 yılında yaklaşık 1000 GWh pil üretim kapasitesi gerekecektir. Bu sonuç, her biri Tesla ölçeğinde 50 tesisin eşdeğerini gerektirecektir.
IEA’nın Dünya Enerji Görünümü’nün Belirtilen Politikalar Senaryosunda yansıtıldığı gibi, dünyadaki hükümetler tarafından belirlenen daha uzun vadeli hedefler, tüm elektrikli araçlar için (otomobiller, otobüsler vb. .). Ayrıca, uzun vadeli sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için yol gösteren IEA’nın Sürdürülebilir Kalkınma Senaryosunda öngörülen pil miktarını sağlamak için 2030’da yaklaşık iki kat daha fazla üretime ihtiyaç duyulacaktır.
Bu rakamlar iddialı olsa da, ulaşılabilirlerdir. CATL, LG Chem, BYD, Northvolt ve Panasonic liderliğindeki şirketler tarafından yıllık 2000 GWh’a kadar çıkan 2030 pil üretim kapasitesi hedefleri açıklandı. Bununla birlikte, büyük ölçekli bir pil fabrikası inşa etmek, ülkeye bağlı olarak iki ila beş yıl arasında bir zaman almaktadır, bu da önemli bir süredir.
Elektrolizör üretimi ilk safhalarda, ancak artış eğiliminde
Elektrolizör üretimi henüz ilk aşamalarındadır. Dünya lideri olan Avrupa, yılda 1,2 gigawatt (GW) üretim kapasitesine, teorik olarak yarım milyondan fazla binek otomobilini sudan hidrojen ile desteklemek için yeterli kapasiteye sahiptir. Üretim kapasitesi hızla artmaktadır. İngiltere’nin ITM Power tarafından yapım aşamasında olan dünyanın en büyük elektrolizör tesisinin yılda 1 GW üretmesi bekleniyor. Buna ek olarak, Norveçli NEL Hidrojen, yılda 360 megavat (MW) üretim kapasitesine sahip bir tesis inşa etmeyi ve bu miktarı üç katına çıkarma potansiyeli olduğunu duyurdu.
Elektrolizörlerin dağıtımı da son yıllarda hem projelerin sayısı hem de büyüklüğü açısından artmıştır. Yaklaşık 10 yıl önce, projelerin çoğu 0,2 MW’tan küçüktü. Son üç yıl içinde, 1 MW ile 5 MW arasında ve en büyükleri 6 MW olmak üzere daha büyük projeler gerçekleştirilmiştir. Japonya’da, 10 MW’lık bir proje işletmeye alındı, Kanada’daki 20 MW’lık bir proje de yapım aşamasındadır. Yüzlerce daha büyük projeler de ilan edilmiş durumdadır.
Sonuç olarak, önümüzdeki iki yıl, elektrolizör kapasitesinin küresel kurulumunu 2019’da 170 MW’tan 2021’de 730 MW’a getiren duyurulmuş projelerle yeni rekorlar kırdı. Covid-19 krizinden sonra böyle bir ivmenin korunmasını sağlamak için, hükümetlerin yatırımcıları hidrojene olan bağlılıkları konusunda güvence altına almaları için önemli olacaktır.
Pillerin uyarana olan gereksinimi
Piller, gelecekteki enerji piyasalarında merkezi bir yere sahip olacaktır. Gelecekteki pazarların beklenen büyüklüğü göz önüne alındığında, planların önemi tahmin edilebilir durumdadır. Örneğin, sabit pil kullanımı, temiz enerji uyaranı için önemli potansiyel alanlar olan rüzgar ve güneş teknolojilerinin daha hızlı bir şekilde konuşlandırılmasını sağlayacaktır.
Ayrıca, akü üretimine yönelik destek, otomotiv endüstrisine, hükümetlerin taşımacılığın elektrifikasyonu konusunda kararlı olduklarına dair güçlü sinyaller gönderecektir. Bu tür teşvik desteği mevcut işleri koruyabilir ve elektrikli otomobil satışlarını artıran talep tarafı politikaları ile birleştirilirse yeni işler yaratabilir. Bu, Çin’de zaten satın alma sübvansiyonlarının genişletilmesi ve kamu şarj altyapısına yatırım desteği ile oluyor. Pil üretimini desteklemek, rekabeti artırmak ve maliyetleri düşürmek için bir araç olarak da kullanılabilir. Elektrikli otomobiller için, pillerin toplam maliyetlerin yaklaşık% 40’ında ana maliyet bileşeni olduğu göz önüne alındığında bu küçük bir fayda değildir.
Güçlü otomobil endüstrisi olan ülkeler için zorlu geçişler önümüzde duruyor. Sadece akü üretimi ve elektrikli otomobiller için destek, yakın vadede büyük bir ekonomik destek sağlamaz, çünkü geleneksel otomobil endüstrisi ve birçok büyük ekonominin ekonomik faaliyetinin merkezinde bulunan ve milyonlarca Meslekler.
Öte yandan, sadece konvansiyonel araç üretimi ve satışlarına yönelik destek, yakın vadede bazı olumlu ekonomik etkiler yaratabilir. Ancak kötü bir şekilde tasarlanması halinde, endüstrinin birkaç yıl boyunca rekabetçiliğini zayıflatabilir. Bu nedenle, her ülkede akü üretimi için uygun teşvik paketleri, yenilenebilir enerji entegrasyonu ve karayolu taşımacılığı elektrifikasyonu için orta vadeli hedeflere bağlı olacaktır. Elektrikli arabaları ve yüksek verimli konvansiyonel araçları desteklemek için bir dengeleme işlemi yapılması muhtemeldir.
Elektrolizörler için durum nedir?
Elektrolizör imalatını desteklemeye başlamadan önce, hükümetler, temiz hidrojen talebinin ulaşım, demir-çelik üretimi veya bina sektörü gibi yeni alanlarda ortaya çıkıp çıkmayacağını bilmek isteyebilirler. Hidrojen geçmişte yüksek beklentileri karşılayamadı ve gelecekte de talep alacağının garantisi yok.
Yine de, elektrolizör üretimine yatırım yapmak, önemli bir fırsattır. Elektrolizörlere verilen destek, kendi başına bir miktar ekonomik uyaran yaratacaktır. Çünkü alternatifi, taze ekonomik itici güç sağlamayan doğal gazdan mevcut hidrojen üretimine dayanmaya devam etmektir. Buna ek olarak, elektrolizörlere yönelik teşvik, enerji sektörüne (ve eğer iyi planlanmışsa, yenilenebilir enerji endüstrisine) dolaylı destek sağlar çünkü elektrik talebini potansiyel olarak artırır.
Elektrolizörlerden yeni hidrojen talebi kısa vadede ortaya çıkmasa bile, hemen beliren fırsatlar mevcuttur. Elektrolizörler, günümüzün küresel hidrojen üretiminin büyük bir kısmının bulunduğu limanlar gibi endüstriyel gruplardaki mevcut hidrojen kaynaklarını temizlemek için kullanılabilir. 2019’daki raporumuz, “Hidrojenin Geleceği”nin işaret ettiği gibi, örneğin doğal gaz boru hatlarında hidrojen harmanlanmasıyla doğrudan yeni talep yaratılabilir.
Bu, temiz hidrojen için güvenilir bir talep yaratırken, aynı zamanda doğal gaz kaynaklarının emisyon yoğunluğunu da azaltacaktır. Hidrojen Avrupa Birliği’ndeki tüm doğal gaz kullanımıyla hacmen sadece % 5 oranında harmanlandığında, düşük karbonlu hidrojen talebi yılda 2,5 milyon ton hidrojen artacaktır. Bu, elektrolizörler tarafından sağlandıysa, yaklaşık 25 GW su elektroliz kapasitesi gerektirecektir.
Düşük karbonlu yakıt standartları, satın alma sübvansiyonları ve vergi kredileri, otobüs, kamyon veya taksiler gibi alanlardaki talebi kısa vadede canlandırmanın yollarından biridir. Bu arada, etiketleme standartları, yeşil tedarik politikaları ve denetim kanıtlanmış sürdürülebilir çelik için mali avantajlar demir ve çelik endüstrisinde elektrolizörlerin alımını destekleyebilir.
