Wir können die Wirtschaftlichkeit neuer Cleantech verbessern – so wie wir es mit erneuerbaren Energien getan haben

Von Mitsubishi Power Americas

Heute bildet sich ein globaler Konsens über die Notwendigkeit der Dekarbonisierung heraus. Aber es gibt einen Knackpunkt: die Kosten.

Das Erreichen der Klimaziele erfordert nachhaltige Lösungen, was bedeutet, dass sie eine solide Wirtschaftlichkeit mit geringen oder keinen Emissionen bieten müssen. Um eine breite und rechtzeitige Einführung zu gewährleisten, müssen Optionen wie sauberer Wasserstoff zugänglich, zuverlässig und erschwinglich sein.

Die Energiewirtschaft verfügt über die Werkzeuge, um dies zu erreichen.

Der Sektor hat eine längere und erfolgreichere Erfolgsbilanz bei der Entwicklung und Kommerzialisierung sauberer Technologien, als ihm zugetraut wird, sagt Michael Ducker, Senior Vice President of Hydrogen Infrastructure bei Mitsubishi Power Americas und Präsident von Advanced Clean Energy Storage I, einem Wasserstoffzentrum, das derzeit in Betrieb ist Delta, Utah. Er weist darauf hin, dass die Geschichte des heutigen Sektors für erneuerbare Energien die Geschichte von Industrien erzählt, die zusammenarbeiten, um Probleme in Bezug auf Größe, Effizienz und Kosten zu lösen, was einen wachsenden Markt für dringend benötigte Innovationen ermöglichte.

Es ist eine Geschichte, die es wert ist, wiederholt zu werden.

Kosten senken

Zwischen 2005 und 2020 ging die jährliche Emissionsrate im US-Energiesektor dramatisch zurück – a 40% Verbesserung. Die Technologien, die die Reduzierungen vorangetrieben haben, sind einem ähnlichen Muster gefolgt: Sobald der Preis einer neuen Technologie niedrig genug ist, um eine Einführung zu rechtfertigen, setzt die Nachfrage ein und die Technologie nimmt Fahrt auf.

„Wenn wir im Energiesektor bis 2050 netto Null erreichen müssen, ist das machbar. Aber wir können in keiner Weise selbstzufrieden sein.“ – Drummi Bhatt, Vice President of Market Intelligence and Strategy, Mitsubishi Power Americas

Betrachten Sie Solarenergie. Seit 2010 sind die Kosten für Photovoltaikanlagen im Versorgungsmaßstab gestiegen um 82% gefallen, was die weltweit installierte Solarkapazität von rund 40 Gigawatt in diesem Jahr auf mehr als antreibt 700 Gigawatt .

Der Preis und die Akzeptanz von Lithium-Ionen-Batterien weisen eine auf ähnliche umgekehrte Beziehung. Die Batteriepreise sind zwischen 85 und 2010 um 2018 % gefallen Die weltweite Produktion von Elektroautos stieg dramatisch an, von vernachlässigbaren Zahlen bis zu insgesamt mehr als sieben Millionen Autos auf der Straße im Jahr 2019.

Diese Dynamik trat auch bei Gasturbinen-Kombikraftwerken auf, als der Erdgaspreis sank. Zwischen 2005 und 2020 der Preis 80% fallen gelassen.

Die Lektion für heute lautet: „Wenn wir im Energiesektor bis 2050 netto Null erreichen müssen, ist das machbar“, sagt Drummi Bhatt, Vice President of Market Intelligence and Strategy bei Mitsubishi Power Americas. „Aber wir dürfen in keiner Weise selbstgefällig sein – wir müssen die Effizienz mit einem echten Gefühl der Dringlichkeit weiter vorantreiben, um auf Kurs zu bleiben.“

Tools, die die Erschwinglichkeit fördern

Im Vergleich zu anderen Speichertechnologien ist grüner Wasserstoff, der mit erneuerbarer Energie hergestellt wird, bereits kostengünstig für die langfristige Energiespeicherung. Die Analyse zeigt beispielsweise, dass Lithium-Ionen-Batterien für eine Dauer von acht Stunden oder weniger am wirtschaftlichsten sind, während grüner Wasserstoff für längere Laufzeiten von 12 Stunden bis zu Tagen, Wochen, Monaten oder sogar Jahreszeiten kosteneffektiv ist.

Als Kraftstoff habe Wasserstoff einen ähnlichen Wendepunkt auf der Kostenkurve erreicht wie Wind-, Solar- und Lithium-Ionen-Batterien, sagt Ducker. Die Kosten für die Herstellung, Speicherung und den Transport von grünem Wasserstoff waren eine große Hürde für die breite Einführung als dekarbonisierter Kraftstoff. Wenn die Kosten sinken, wird Wasserstoff als Energiespeicherlösung noch effektiver. Die Branche verfügt über eine Vielzahl von Instrumenten, um die Erschwinglichkeit zu fördern.

Ducker glaubt, dass wir kurz davor stehen, die notwendigen Fortschritte zu erzielen, und weist auf mehrere wichtige Faktoren hin, die die Produktionskosten senken und den Markt aufbauen werden:

Erhöhung der Kapazität

Die primäre Technologie zur Erzeugung von grünem Wasserstoff ist die Elektrolyse, die erneuerbare Energie nutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff umzuwandeln. Das Verfahren ist teuer, da der Produktionsmaßstab relativ klein bleibt – selbst die größten Anlagen, die derzeit ans Netz gehen, erwarten, weniger als 25 Megawatt zu produzieren.

So wie die Nachfrage nach Windenergie die Hersteller von Windturbinen dazu veranlasste, von kleineren 1-Megawatt-Turbinen zu 5- und 10-Megawatt-Modellen überzugehen, wird der wachsende Bedarf an grünem Wasserstoff zur Erreichung der Netto-Null-Ziele die Hersteller von Elektrolyseuren dazu anspornen, größere Einheiten zu bauen und ihre zu skalieren Produktion.

„Die Welt hat noch nie einen 200-Megawatt-Elektrolyseur gebraucht“, sagt Ducker. Aber jetzt tut es das. Wenn die Produktionskapazität wächst, werden die Kosten sinken.

Bis dahin im Jahr 2021 die Green Hydrogen Coalition in Zusammenarbeit mit dem Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) und anderen wichtigen Partnern startete HyDeal LA bis 1.50 eine groß angelegte Beschaffung von grünem Wasserstoff zu 2030 $/Kilogramm im Los Angeles Basin zu erreichen.

Verbesserung der Produktionseffizienz

Die Wind-, Solar- und Batterieindustrie profitierte von Skaleneffekten, als sie die Produktion steigerten. Insbesondere die Automatisierung der Produktion senkte die Herstellungskosten erheblich.

Ducker erwartet, dass etwas Ähnliches für Wasserstoff passieren wird. Fortschritte in der Automatisierung und kostengünstigen Herstellungsmethoden werden einen Kreislauf schaffen, in dem diese Effizienzen die Kosten senken, was zu höheren Investitionen und Produktion führt, das Angebot steigert und weitere Effizienzen schafft – all dies, was die Kosten weiter senkt und zu einer höheren Akzeptanz beiträgt.

Technologische Fortschritte annehmen

Erneuerbare Energien sind entscheidend für die Herstellung von grünem Wasserstoff. Infolgedessen wird alles, was die Kosten für erneuerbare Energien senkt und gleichzeitig ihre Verfügbarkeit erhöht – beispielsweise Skalierungs- und Effizienzverbesserungen für Sonne und Wind – der Ökonomie von grünem Wasserstoff zugute kommen.

Darüber hinaus werden neue Technologien, die Gasturbinen für den Betrieb mit grünem Wasserstoff umrüsten, eine Nachfrage von Stromerzeugern schaffen, die sich zur Senkung ihrer Emissionen verpflichten, was zu einer höheren Produktion führen wird. Ein erhöhtes Angebot wiederum kann große Mengen an gespeichertem grünem Wasserstoff für energieintensive Industrien verfügbar machen, die schwer zu dekarbonisieren sind, wie Transport, Stahl und Beton. Ebenso können sich Systemverbesserungen in einem Sektor auf andere Sektoren übertragen.

Weitere Hebel, die die Produktion ankurbeln können

Es gibt noch andere Faktoren, die ebenfalls zu niedrigeren Kosten beitragen können, von politischen Anreizen für Wasserstoffproduzenten bis hin zu Steuererleichterungen für die Nutzung erneuerbarer Energien. Die Entwicklung einer Politik für erneuerbare Energien auf regionaler Basis kann ebenfalls zu Kostensenkungen führen, indem die Kundenbasis erweitert und Skaleneffekte weiter genutzt werden.

Da sich die Kosten-Nutzen-Gleichung rund um grünen Wasserstoff verstärkt, werden diese Arten von Anreizen und Vereinbarungen seine Entwicklung weiter beschleunigen. „Die meisten sauberen Energietechnologien, mit denen wir arbeiten, haben die Kostenkurve schneller heruntergekommen, als irgendjemand gedacht hätte“, sagt Bhatt.

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Die Elemente, die unter der Kontrolle der Industrie stehen, wie technologischer Fortschritt und Skaleneffekte, sind leichter vorherzusagen als staatliche Subventionen. Aber die kohlenstofffreie Zukunft der Welt hängt von all diesen Mitwirkenden ab, sowohl um die technischen Herausforderungen bahnbrechender Innovationen zu lösen als auch um die Wirtschaftlichkeit ausreichend zu verbessern, um den Einsatz neuer Technologien voranzutreiben. Glücklicherweise sind all diese Elemente im Gange, und die Fortschritte an jeder Front geben Anlass zu Optimismus.

Über den Autor

Mitsubishi Power Americas ist eine Marke für Energielösungen von Mitsubishi Heavy Industries.