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Net zéro: alternatives à l’hydrogène – caractéristiques


Une autre vision de la manière dont le Royaume-Uni peut atteindre un zéro net pour les utilisateurs résidentiels et autres, sans l’utilisation en gros d’hydrogène.

Premièrement, je ne suis pas anti-hydrogène. Ce que je suis, c’est utiliser les piliers de la durabilité de la société, de l’environnement et de l’économie pour justifier les décisions d’investissement. Quant à l’hydrogène, malgré de nombreux rapports contradictoires, je ne suis pas convaincu que l’hydrogène puisse être durablement justifié par rapport à d’autres technologies qui permettent un net zéro.

Ce court article présente un autre aperçu de la manière dont le Royaume-Uni peut atteindre le zéro net sans l’utilisation en gros d’hydrogène, en particulier pour le chauffage et la production d’électricité.

Comme point de mire, le diagramme de Sankey suivant a été tiré du gouvernement britannique Les ducs (Digest of UK Energy Statistics) base de données. Il en ressort clairement que les utilisateurs britanniques de gaz naturel sont des candidats au remplacement de l’hydrogène.

Diagramme de flux de gaz naturel 2018 (TWh)

Comme l’Union européenne, je pense que l’efficacité énergétique doit être au cœur des politiques énergétiques. Donc, ma première étape pour réduire le CO2 et d’autres émissions nocives signifie consommer moins d’énergie. La cause n’est pas traitée avec un symptôme; faire face à la demande.

Le diagramme de prélèvement montre que le ménage domestique est le plus grand consommateur direct de gaz au Royaume-Uni. Et pas seulement cela, une grande partie du gaz naturel utilisé pour produire de l’électricité est consommée pour soutenir l’électricité des ménages. Il est donc évident que si nous contribuons à une maison qui n’inclut pas de carbone, la contribution au net zéro est extrêmement importante.

Il n’y a pas d’obstacles techniques à la création d’un foyer sans carbone. Isolation, pompes à chaleur, énergies renouvelables, stockage sur batterie, stockage thermique, ventilation contrôlée apportent ensemble une valeur zéro carbone. Une maison à net zéro a besoin d’une petite mise à niveau pour le gaz ou l’électricité. À titre d’exemple, Sero est l’une des nombreuses organisations de services logement sans zéro.

Bien sûr, une maison sans zéro coûte de l’argent, mais il en va de même pour l’énergie pour la synthèse de l’hydrogène, une usine de synthèse d’hydrogène et des systèmes de stockage et de distribution d’hydrogène.

Le cycle de Rankine nous dit que le chauffage des ménages nécessite quatre fois plus d’énergie par l’hydrogène qu’une pompe à chaleur – par conséquent, l’approvisionnement est quatre fois plus d’hydrogène qu’une pompe à chaleur. De plus, une fois que le ménage est net zéro, les factures d’énergie actuelles sont réduites au minimum. Il est très probable qu’une maison avec un zéro net puisse parfois exporter de l’énergie, créant ainsi des revenus pour le ménage.

De plus, si l’hydrogène est synthétisé par électrolyse, il y a une raison pour laquelle l’hydrogène par kWh coûtera plus cher que l’électricité à partir de laquelle il est obtenu. De plus, l’hydrogène avec réforme du méthane avec CSC coûtera plus cher que le gaz naturel. Cela transformera la justification de la pompe à chaleur; actuellement, les pompes à chaleur peuvent être difficiles à justifier par le prix favorable du gaz naturel par rapport à l’électricité.

le Royaume-Uni Energy Saving Trust fournit les informations suivantes pour économiser du carburant pour le carburant domestique en utilisant une pompe à chaleur à partir d’une source souterraine.

Comme on peut le voir facilement, il y a peu d’incitation à changer la thermopompe dans une maison qui est actuellement alimentée en gaz naturel. Cela est dû au fait que l’électricité coûte environ quatre fois plus cher que le gaz par kWh. En fonction du choix entre l’hydrogène et l’électricité, où l’hydrogène coûte plus cher que l’électricité, la figure montrera une image très différente en faveur d’une pompe à chaleur.

Fait intéressant, Centrica est récemment sorti support de pompe à chaleur basé sur le coût.

De toute évidence, la conversion des ménages existants à zéro net sera plus coûteuse que les nouveaux bâtiments; l’isolation des murs est un problème particulier. Dans cette optique, isolation de mur plein cela attire l’attention et semble être une solution intéressante.

Malgré tous mes efforts, je n’ai pas encore vu d’analyse qui justifie que l’hydrogène est plus rentable et économe en énergie que les routes à efficacité énergétique domestique / net zéro. D’après ce que je peux trouver, l’analyse facultative des zéros du réseau est activée dans les silos – hydrogène, pompe à chaleur, CCS, etc., et non une analyse comparative et holistique.

Le deuxième plus grand consommateur de gaz en Grande-Bretagne est la production d’électricité. Réduction de la consommation de gaz et de CO2 l’empreinte ici est évidemment le rôle de l’efficacité énergétique et des sources d’énergie renouvelables – hydraulique, solaire, éolienne, marémotrice, biocarburants, etc. Il faut également reconnaître que l’utilisation accrue des sources d’énergie renouvelables et l’adoption de mesures d’efficacité énergétique signifie que l’industrie fossile utilise moins d’énergie pour produire, transporter et conditionner du pétrole et du gaz pour un marché réduit. Doublez le gain de carbone.

Je suis également d’avis qu’un actif nucléaire est essentiel pour atteindre le zéro net en tant que fournisseur de charge de base.

L’hydrogène pour l’électricité?

Pourquoi ne pas utiliser l’hydrogène pour produire de l’électricité? Actuellement, 96% de l’hydrogène crée des fossiles et provient du processus de réforme. La réforme nécessite une quantité importante d’énergie avec un impact carbone élevé, donc cela n’a pas de sens. OK, utilisez l’hydrogène du reformeur et des vis sur l’usine CCS. Cela fonctionnerait, mais pourquoi ne pas installer une usine de CSC dans une centrale à turbine à gaz à cycle combiné classique (CCGT) et obtenir le même résultat sans avoir besoin de distribution d’hydrogène et de conversion d’hydrogène à l’usine?

De nombreux commentateurs suggèrent l’utilisation d’hydrogène vert issu de la purification électrolytique de l’eau pour la production d’énergie. Dans ce cas, nous avons de l’électricité verte que nous convertissons en hydrogène pour reconvertir l’hydrogène en électricité avec toutes les pertes d’énergie associées à chaque étape – comment cela a-t-il un sens?

Cela a du sens car les sources d’énergie renouvelables excédentaires, en particulier le vent, peuvent être utilisées pour produire de l’hydrogène et le stocker pendant les approvisionnements renouvelables. L’excès d’électricité sera gratuit. « Ouais, d’accord », comme on dit à Glasgow – si un producteur d’énergie éolienne a un marché pour l’énergie excédentaire, il ne sera pas donné gratuitement.

Il existe cependant d’autres moyens de stockage d’énergie – la technologie des batteries se déplaçant dans l’espace, le stockage thermique, le stockage à décalage de phase, les biocarburants et l’hydroélectricité. De plus, si nous livrons dans un boîtier sans carbone, le besoin de stockage est réduit.

La méthode de stockage d’énergie sans hydrogène est la bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS). En période de demande accrue, lorsque l’offre d’énergies renouvelables est insuffisante, mettez en service les centrales électriques BECCS. En effet, les CCGT avec CCS pourraient également jouer un rôle utile ici.

L’importation et l’exportation de sources d’énergie renouvelables vers le continent seraient également une caractéristique de nier le besoin de stockage d’hydrogène.

Autre industrie

Le deuxième plus grand utilisateur de gaz naturel est la deuxième industrie. Les plus gros consommateurs de ce secteur sont l’industrie chimique, l’agroalimentaire, la construction mécanique (construction automobile, etc.) et les produits minéraux.

Pour réduire la consommation de gaz dans l’industrie, l’efficacité énergétique joue un rôle majeur. L’efficacité énergétique industrielle nécessitera l’utilisation d’usines et d’équipements économes en énergie (moteurs électriques, pompes, compresseurs, moteurs, fours, etc.) et l’intégration de la chaleur. Le remplacement du gaz naturel par de l’électricité renouvelable pour le chauffage industriel est également considéré comme un réseau sans réseau dans ce secteur.

On sait qu’il y aura certains aspects de l’activité industrielle dans lesquels l’hydrogène peut jouer un rôle. L’acier est souvent cité comme sévèrement décarboné et est un candidat potentiel pour l’hydrogène. C’est vrai, mais la consommation d’acier en Grande-Bretagne, contrairement à certains autres pays, est au deuxième rang.

La production d’hydrogène est le principal domaine net zéro de l’industrie chimique. Selon Société royale,, la production d’hydrogène représente 1,8% du CO mondial2 spectacles. La transition du processus actuel de réforme à haute teneur en carbone à l’électrolyse pour créer de l’hydrogène vert comme matière première chimique est évidemment un aspect important du zéro net.

Bien que le coût de la production d’hydrogène par électrolyse diminue, je pense que le reformage avec CSC restera une voie de synthèse plus rentable pendant de nombreuses années à venir. Cela indique Institut mondial CCS. Pour des raisons évidentes, l’hydrogène à faible teneur en carbone et les fossiles sont privilégiés pour l’industrie pétrolière et gazière.

Autres clients finaux

L’utilisateur final du gaz naturel est Autres clients finaux. Ce secteur comprend principalement le chauffage des bâtiments de l’administration publique et des immeubles de bureaux commerciaux. La discussion sur le zéro net pour les ménages s’applique également ici.

L’argument de l’hydrogène échoue également dans de nombreux aspects du transport. Pour un véhicule de tourisme, un véhicule électrique à pile à hydrogène (FCEV) ne peut être justifié sur un véhicule électrique à batteries (BEV) du point de vue de l’énergie et du coût. J’ai insisté sur le fait que ces derniers temps Article TCE. La portée et le taux de charge sont considérés comme des avantages majeurs pour l’hydrogène. La technologie de la batterie progresse dans les deux cas, et le remplacement de la batterie, comme en Chine, est également une solution pour l’autonomie et la vitesse de charge. Université Penn State est l’une des nombreuses organisations qui recherchent des temps de charge raccourcis – ils ont un concept de facturation de 10 minutes.

L’hydrogène semble jouer un rôle dans les transports lourds à longue distance, les trains et les navires. Bien que pour les trains, Hitachi puisse penser différemment; a récemment fait une demande de production 400 trains de batteries pour le Royaume-Uni.

Les biocarburants ne doivent pas être négligés. Les biocarburants semblent être une option compétitive pour le transport lourd, les trains, les navires et les avions. Contrairement à l’hydrogène, les biocarburants liquides nécessitent peu ou pas de modification du moteur.

L’UE a récemment produit son propre rapport, Le pouvoir d’une économie climatiquement neutre: une stratégie de l’UE pour l’intégration des systèmes énergétiques. Je pense que c’est un plan énergétique que le Royaume-Uni pourrait bien adopter.

Les trois éléments clés de la stratégie sont:

  • Un système énergétique plus «circulaire», avec l’efficacité énergétique au cœur.
  • Une plus grande électrification directe des secteurs finaux (pompes à chaleur pour le chauffage des locaux ou procédés industriels à basse température, véhicules de transport électriques ou fours électriques dans certaines industries).
  • Utilisation de carburants renouvelables et de carburants à faible teneur en carbone, y compris l’hydrogène, pour une utilisation finale là où le chauffage direct ou l’électrification n’est pas possible.

L’hydrogène n’est certainement pas au cœur.

La même semaine que la publication du rapport de l’UE, le groupe parlementaire britannique All Party a été formé Comment le secteur britannique de l’hydrogène peut aider à soutenir la reprise économique du Royaume-Uni. J’ai constaté que le rapport n’avait pas d’équilibre et que j’étais biaisé en faveur de l’utilisation de l’hydrogène pour le chauffage de la maison. Peut-être que les auteurs du rapport ont quelque chose à voir avec cela? (BAXI, BOSCH, Cadent, Equinor, EUA, National Network, Northern Gas Networks, SGN et Shell.)

Pas de solution miracle

Il y a quelques années, j’étais un ardent défenseur de l’hydrogène. Ce que vous n’aimez pas – il brûle dans l’eau (et les NOx). Au fil du temps, mon enthousiasme s’est estompé de manière significative lorsque j’ai adopté l’approche des systèmes IChemE pour réfléchir et que j’ai envisagé les avantages d’autres options non nulles.

Pour commencer cet article, j’ai commencé par ne pas être anti-hydrogène. Je ne l’ai pas fait. L’hydrogène a un rôle dans le net zéro, mais ce n’est pas une solution miracle, car beaucoup en font la promotion. Dans mes domaines les plus importants au Royaume-Uni – chauffage, alimentation électrique, voiture particulière – l’hydrogène, à mon avis, n’est pas une solution souhaitable. L’utilisation principale d’hydrogène à faible teneur en carbone sert de matière première à un certain nombre de procédés chimiques qui utilisent l’hydrogène comme bloc constitutif. Le fret lourd, les trains et les navires ressemblent à une autre application pratique avec les systèmes où l’électrification est difficile.

Je suis avec le PDG du gouvernement écossais, Keith Anderson: «Electrifiez le diable de tout maintenant», dans un effort pour parvenir à une reprise verte de la pandémie de coronavirus.



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