Является ли водород лучшим вариантом замены природного газа в доме? Глядя на цифры

В последнее время много говорят о водороде как о замене природного газа. Схема состоит в том, чтобы постепенно добавлять H2 в сеть природного газа, при этом H2 будет производиться из воды с использованием «лишней» возобновляемой электроэнергии, когда она доступна.

К

Опубликовано

Диаграмма предоставлена ​​Lazard

Пол Мартин, эксперт по развитию химических процессов

В последнее время много говорят о водороде как о замене природного газа. Схема состоит в том, чтобы постепенно добавлять H2 в сеть природного газа, при этом H2 будет производиться из воды с использованием «лишней» возобновляемой электроэнергии, когда она доступна. Но, в конечном счете, есть люди, которые думают, что мы должны подавать в наши дома чистый водород вместо природного газа, используя те же трубопроводы и распределительную сеть, которые у нас есть сейчас. По их мнению, все, что нам нужно сделать, это перезапустить все наши котлы, печи, плиты, варочные панели и духовки, и мы отправимся на скачки. Не нужно отказываться от всех этих дорогостоящих капиталовложений — мы просто поменяем топливо! Мы будем сжигать бесцветный водород без запаха, производя только водяной пар, и глобальное потепление станет на шаг ближе к решению проблемы.

Звучит здорово! Где подписать?

Подожди — не так быстро!

Первая и наиболее очевидная критика этой схемы — эффективность. Неважно, начнете ли вы с природного газа или электричества, лучшее, что вы можете сделать, — это преобразовать около 70% исходной энергии — низшей теплотворной способности (LHV) метана или кВтч электроэнергии — в LHV полученного водорода. Лучший случай. Если альтернативой является непосредственное использование природного газа или электричества, водород не принесет в это уравнение ничего, кроме потерь.

Очевидно, что вся идея здесь состоит в том, чтобы исключить выбросы ископаемого парникового газа (ПГ), связанные с горением, которое происходит на вашем конце трубы. Водород предлагает возможность сделать это. Вы можете начать с биометана, полученного в результате анаэробного сбраживания, поэтому CO2, который вы выделяете при производстве водорода, является лишь частью естественного углеродного цикла. Или вы можете улавливать весь или часть CO2, образующегося при производстве водорода из ископаемого природного газа на водородном заводе, или путем пиролиза метана и продажи углерода в качестве побочного продукта для других целей, кроме сжигания, или вы можете полностью избежать выбросов CO2, производя электричество, которое вы питаете свой электролизер от ветра или солнца, атомной, гидроэнергии, геотермальной энергии и т. д. Это все способы, с помощью которых вы можете получить ископаемое топливо без выбросов парниковых газов для вашей горелки — в идеале, если вы можете себе это позволить.

Вместо этого вы могли бы, конечно, снабжать сеть метаном из биогаза, но, хотя я убежден, что биогаз будет важным топливом для тех видов топлива, которые нам действительно нужны в пост-ископаемом будущем, никто не должен пытаться убедить вас, что достаточно биогаза КОГДА-ЛИБО, чтобы просто заменить существующие запасы природного газа — или даже небольшую часть этих поставок. Так что, если вы хотите сохранить свои горелки и не выбрасывать в атмосферу ископаемые парниковые газы, водород кажется вашим единственным вариантом. И это именно то, что газовая промышленность говорит правительствам всего мира.

Конечно, эти газовые компании и поставщики электролизеров не дают своих советов без учета собственных интересов. Они исходят из позиции, что им нужно оставаться в бизнесе, а вам нужно сохранять свои горелки — и это справедливо! Очевидная альтернатива — заменить ваши горелки напрямую электричеством и исключить водородных посредников с потерями, но это оставит их без бизнеса. Для отопления дома и даже для горячего водоснабжения тепловой насос не только сэкономит вам 30% потерь при преобразовании в водород, но также даст вам около 3 кВтч тепла на каждый кВтч электроэнергии, которую вы подаете. Намного, гораздо эффективнее. Но недешево — тепловой насос обойдется вам в немалое количество долларов — и хотя возобновляемая электроэнергия с каждым днем ​​дешевеет, сетевая электроэнергия по-прежнему продается по цене, во много раз превышающей стоимость природного газа за единицу энергии — из-за налогов на выбросы углерода. недостаточны, а также потому, что в некоторых местах ископаемое топливо все еще питает энергосистему.

Для вашей варочной панели индукционный нагреватель даст вам даже лучшую производительность, чем пламя — возможно, вам придется выбросить несколько старых алюминиевых кастрюль и сковородок, но в остальном вы, вероятно, будете очень довольны этим изменением. И ваша духовка прекрасно справится с простым старым нагревателем сопротивления — с гораздо лучшим контролем температуры.