השימוש במימן מתרחב

שימוש נרחב במימן כדלק בעל אפס פליטות צובר תאוצה באסיה

Petroleum Economist / יוני 2018

ממשלות ומשקיעים ביפן, קוריאה הדרומית ואוסטרליה פונים יותר ויותר למימן כתחליף ארוך טווח לדלק פחמימנים, דלק שמתאים יותר לעולם ששואף לאפס פליטות פחמן.

טווח השימושים הפוטנציאלי של המימן כולל צורות מגוונות של שימוש באנרגיה, מייצור חשמל עד דלק לתחבורה, חימום ועיבוד תעשייתי. לפי ‘המועצה למימן’, שוק המימן הבינלאומי יכול להגיע לשווי של 2.5 טריליון דולר עד 2050, לספק 18 אחוז מסך הביקוש העולמי לאנרגיה סופית, לספק 30 מיליון משרות בעולם ולהפחית את הפחמן הדו חמצני במיליארד טונות בשנה.

לפי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה, המימן טומן בחובו אפשרות לגיוון תמהיל האנרגיה בעולם ולהפחית את הפליטות. חברת ‘של’ צופה שמימן יהיה מוביל האנרגיה העיקרי החל מ-2040. עד סוף המאה ה-21, מימן יוכל כנראה לספק רבע מכלל הביקוש לאנרגיה לתחבורה.

הגשמת היעד של מועצת המימן דורשת השקעות של כ- 25 מיליארד דולר בשנה, עד סוף 2030, כדי להכפיל את ייצור המימן, לספק תשתית להפצתו וציוד כגון כלי רכב חשמליים על בסיס תאי דלק מימן ((FCEV, רכבות, ציוד חימום ורכיבים שעלותם פוחתת.

כעשרים מדינות שבראשן יפן, קוריאה הדרומית, גרמניה, סין ומדינת קליפורניה בארה”ב, יוזמות פתיחת שוק שיתרחב באמצעות שותפויות ציבוריות-פרטיות ותמריצים ייעודיים.

סין הציבה לעצמה יעד להתקנת 1,000 תחנות תדלוק במימן (HRS) עד 2030, שישרתו מעל מיליון כלי רכב. סין מתעדת, עוד לפני שנת 2025, להפוך את העיר ווהאן למוקד מסחר במימן.

יפן מצפה להגיע ליותר מ-900 תחנות תדלוק מימניות עוד לפני 2030 וקוריאה הדרומית ל-310 תחנות עד 2022. באוסטרליה, משקיעים מגובים במימון ממשלתי מתכננים מיזמים גדולים לאנרגיה מתחדשת שייצרו מימן המיועד ליצוא לאסיה.

מנוע של תא דלק מימני

“כדי שהתרחיש של שתי מעלות אכן יתממש, יידרשו פתרונות מימניים במערכת האנרגיה כולה”, ציין מנכ”ל מועצת המימן בדו”ח מנובמבר 2017 שכותרתו ‘התפשטות המימן’. הדו”ח מתווה הטמעה משמעותית של המימן עד אמצע המאה, כולל דרישות לתשתית מימנית וכושר ייצור, כמו גם את הצעדים הנחוצים לביסוס עלויות תחרותיות ויכולת של השוק לקלוט כמויות עצומות.

דלק לתחבורה

מימן נחשב זמן רב לנחות מבין הדלקים לתחבורה, בעקבות אסון ספינת האוויר הינדנבורג במאי 1937, שבו נספו 36 בני אדם. אך בזכות התקדמות טכנולוגית, המימן הוא כיום מוצר שניתן לשנע, לייצר ממנו חשמל, חימום, להשתמש בו לעיבודים תעשייתיים ולתחבורה באופן יציב, בר קיימא ובמחיר תחרותי.

מהפן של הייצור, השימוש במימן מתאפשר כעת יותר בזכות הירידה בעלותו ובפריסה הנרחבת של אנרגיות מרוח ושמש. נורווגיה ואוסטרליה הן המובילות בתחום ושתיהן מצפות לייצר מימן ליצוא בהיקפים גדולים.

המדינות שמתקשות לסלק את הפחמן מייצור החשמל והחימום שלהן, הן השווקים הייעודיים. לחלקן אין מקום להתקנת כושר ייצור מתחדש בבעלותן ואחרות, שיש להן שווקים מנותקים מהרשת, נשענות על דיזל מיובא או מזוט כבד לייצור חשמל.

גם ההתקדמות בשינוע גז טבעי נוזלי תעודד את הפוטנציאל לייצור של מימן בהיקף גדול ובאמצעות אנרגיות מתחדשות, מה שמוכיח שניתן לשנע גז בכמויות גדולות סביב העולם. תרכובות נושאות מימן כגון מתנול, חומצה פורמית ואמוניה מאפשרות הובלה של מימן במצב נוזלי, קריאוגני (בקירור) ויציב, ואפילו בטמפרטורות קרות יותר מאלה של גז טבעי נוזלי.

כרגע, אמוניה נחשבת כנושאת המימן המבטיחה ביותר בזכות מחירה הנמוך, צפיפות אנרגיה גבוהה וקלות ההנזלה. ב-2017, חוקרים יפנים גילו גם שיטה חדשה לייצור מימן מאמוניה בטמפרטורת החדר, הנותנת דחיפה משמעותית לפוטנציאל לטווח ארוך של המימן.

מבחינת הצריכה, שיפורים טכנולוגיים בתאי דלק וטכנולוגיות שריפה אחרות פירושם שניתן להשתמש במימן בסוללות תא דלק לייצור חשמל בקנה מידה גדול וקטן, חימום ותחבורה. הקסם של המימן הוא, שכאשר הוא נשרף בחמצן טהור, תוצר הלוואי היחיד שלו הוא מים.

גידול בביקוש באסיה

באסיה, יפן מובילה את התחום במדיניות, רגולציה ותשתית השקעות התומכת במעבר לחברה לגמרי בשלה המתבססת על מימן. המטרה היא שיפור איכות האוויר, הפחתה משמעותית של הפליטות מייצור חשמל ותחבורה, הפחתת התלות בדלקי פחמימנים מיובאים ושיפור יכולות התגובה לשעת חירום.

כפי שמתארת התוכנית האסטרטגית שלו למימן ולתאי דלק, משרד האנרגיה של יפן רוקם אסטרטגיה לטווח ארוך להאצת הקליטה של מכוניות חשמליות על תאי דלק, אוטובוסים ותחנות כוח מימניות, גם קטנות וגם גדולות לייצור חשמל. המשרד חוזה שצריכת המימן השנתית של יפן תגדל מ-4,000 טון ב-2020 ל-300,000 טון עד 2030 ו- 5-10 מיליון טון עד 2050.

מאז 2013, יפן מפתחת רשת מסחרית של תחנות תדלוק במימן כדי לקלוט מכוניות חשמליות, בשיתוף ברית של 16 חברות אנרגיה ציבוריות ויצרני רכב, שהוקמה כדי להתאים ולהרחיב את הרשת.

המשרד צופה שמחיר המימן לתדלוק יעמוד על שלושים ין (23 דולר) לממ”ק עוד לפני שנת 2030, סכום שווה ערך לשלושה דולר לגלון בנזין, מחיר שאמור לרדת במהלך עשרים שנה. כרגע, מחירי הדלק למימן מיובא נעים סביב ה-100 ין לממ”ק.

במגזר ייצור החשמל בוחנים ביפן את האפשרות להעביר למימן את גם תחנות הכוח הפחמיות וגם תחנות הגיזוז של הפחם וזאת באמצעות משלוחי נוזלים מברוניי ואוסטרליה. למטרה זאת, חברות יפניות משקיעות במיזמים לייצור מימן באוסטרליה וברוניי.

באוסטרליה, קבוצות יפניות נכנסות לשותפות להקמת שרשרת אספקה ליבוא מימן נוזלי ליפן באמצעות מיזם ‘שרשרת אספקת אנרגיה מימנית’ ((HESC. המיזם יהפוך ליגניט (פחם חום) לגז בכדי לחלץ מימן במערכת ללכידה ואחסון של פחמן. מיזם הפיכת פחם לנוזלים מיועד להפעלה מסחרית עד 2030.

פוטנציאל הייצור האוסטרלי

וזו רק השקעה אחת מיני רבות באוסטרליה, כאשר היא גם מתעוררת נוכח הפוטנציאל הגיאוגרפי העצום שלה לייצור מימן מאנרגיה מתחדשת.

בדרום אוסטרליה, המפתחת הצרפתית של אנרגיה מתחדשת Neoen (נאואן) הכריזה לאחרונה על תכניות למרכז סחר במימן בקריסטל ברוק, ומשם לייצא מימן ממקורות מתחדשים לאסיה. האלקטרוליזה לייצור מימן (שבה זרם חשמלי מפריד את המימן מתרכובת נוזלית) בהיקף של 50 מגה-ואט, תפעל באמצעות 300 מגה-ואט שעה שיופקו מחווה סולארית ורוח ו-400 מגה-ואט שעה מסוללה לאחסון אנרגיה, ותוכל לייצר עד 20 טון מימן ליום.

‘נאואן’ ו’מגה-ואט קפיטל’ נכנסו לשותפות עם ‘סימנס’ ו’יונדאי’ להקמת אלקטרוליזה מימנית קטנה בהיקף של 1.25 מגה-ואט, שתמיר חשמל למימן במחוז בדרום מזרח אוסטרליה.

‘הידרוגן יוטיליטי’ וטיסנקרופ הגרמנייה מתכננות גם הן לבנות מתקן עם כושר ייצור של חמישה מ”ו וטורבינת גז המונעת במימן בהיקף של 10 מ”ו מופעלת באנרגיה סולארית ורוח.

אוסטרליה יכולה להוביל את העולם ביצוא מימן וארגון המחקר המדעי והתעשייתי הפדראלי משקיע עשרה מיליון דולר במחקר הדלק המימני. קארל רודריגז, המשנה למנהל האנרגיה אמר: “פשוטו כמשמעו, באמצעות אלקטרוליזה אפשר למלא בקבוקים באור השמש שלנו ולמכור אותם”.

ייצור מימן במאה ה-19