תמהיל ניסיוני

בפברואר 2021 ספגה טקסס מכת קור שהביאה להשבתה של תחנות הכוח שלה. תמונה: ג'סטין סאליבן, גטי אימג'ז
S&P Global Commodity Insights Magazine
חברות לייצור חשמל בארה"ב בוחנות שמוש בתמהיל מימן בטורבינות גז

בארה"ב, מספר חברות אנרגיה מתקדמות לכיוון שימוש במימן כשהן כבר משלבות אותו בתחנות כוח שפועלות על טורבינות גז טבעי ומכריזות שהציבו לעצמן יעד של שימוש במאה אחוז מימן עד אמצע המאה.
בתחילת 2022 התחייבה החברה לייצור חשמל, 'דיוק אנרג'י', שתשקיע ארבעה מיליארד דולר בייצור חשמל במימן על בסיס גז טבעי במקביל לצמצום השימוש שלה בפחם. סמנכ"ל הכספים, סטיב יאנג מספר ש"אנחנו מאמינים שיחידות הגז הטבעי שלנו נמצאות במקום מצוין לניצול טכנולוגיית המימן בעוד זו מתפתחת".
ההכרזה של דיוק מוסיפה עוד נדבך למומנטום הצמיחה של המימן בשוק האנרגיה. בשנת 2020 הודיעו גם במסוף ייצור האנרגיה לונג רידג' שבאוהיו על תוכניות למעבר לתחנת כוח לייצור אנרגיה בהספק של 485 מגה-ואט באמצעות גז בטורבינת הייצור החדשה של חברת ג'נרל אלקטריק המופעלת באמצעות מימן ויכולה להשתמש בתמהיל גז המכיל 15%-20% מימן. חברת אנטרג'י טקסס, ששוכנת בחוף מפרץ מקסיקו, מפתחת את אורנג' קאונטי אדבנסד פאואר סטיישיין Orange County Advanced Power Station, תחנת כוח מתקדמת בהספק של 1,215 מגה-וואט לאורך הגבול שבין מדינות טקסס ולואיזיאנה בארצות הברית שתוכל עוד לפני 2026 תשתמש בשלושים אחוז מימן בטורבינות שמפתחים בחברת 'מיצובישי פאוור'.
גם במקומות אחרים בארה"ב נערכים ניסויים בתמהילי מימן בטורבינות, כולל בפרויקט של 'סימנס אנרג'י' ביוטה ו'מיצובישי' הגישה הצעת השקעה בסך מיליארד דולר להקים מתקן שהוקצה להפקת מימן ירוק לטורבינות המונעות בגז במונטנה.
מאחר שהמימן מאפשר לחברות חשמל להתחיל בקטן, גם המשקיעים מוצאים עניין במגזר החשמל. בניגוד לטכנולוגיות נקיות אחרות שמחייבות השקעות הון גדולות מראש, כמו מתקני ייצור גרעיניים מתקדמים, חברות חשמל יכולות בשלב הראשון למהול בתשתיות קיימות מימן בכמויות קטנות, ועם הזמן לעבור לכמויות גדולות יותר.
בפרויקט חלוץ של 'דיוק אנרג'י' הוגדרה מטרה ראשונית של שימוש בשלושים אחוז תערובות של גז ומימן בתחנות כוח המופעלות בגז עוד לפני 2024 ומטרת ביניים של מאה אחוז שימוש במימן עד שנת 2030.
"אני מאמין שמשקיעים מאוד אוהבים את העובדה שמימן יכול להפוך את המעבר לחלק יותר – אני חושב שזה דבר מאוד משכנע," אומר אלכס קייזר, סגן נשיא ארגון ללא מטרות רווח Energy Futures Initiative. ,. "זה נותן את האפשרות להדרגתיות גם במחויבות הכספית של המשקיעים".

התמהיל הנכון

לשילוב של מימן בצינורות גז יש אתגרים ייחודיים לכל אורך שרשרת הערך. בתוך הטורבינות, גז ומימן מגיבים באופן שונה לבערה. המימן ניצת מהר יותר מהגז, ולכן הלהבה קרובה יותר לפיה שממנה זורם הגז פנימה.
"בגלל שמימן בוער מהר יותר, חייבים לתכנן את הפיה באופן שונה כך שהלהבה תישאר רחוקה יותר ולא תמיס את עצמה", אומר ג'ושוע רודס, חוקר במכון האנרגיה באוניברסיטת טקסס. "אם היינו מנסים להשתמש בתערובות המכילות כמות גדולה של מימן ביחידת ייצור מהסוג הישן יותר, התוצאה המתקבלת הייתה מה שנקרא "פיצוץ לאחור" ויחידת הייצור הייתה נמסה לתוך עצמה".
עם זאת, ישנן טורבינות מהסוג הישן יותר שמסוגלות לפעול באמצעות שריפת גז שמכיל כמויות קטנות יותר של מימן ויש מספר גורמים שקובעים את יכולת היחידה לפעול באמצעות תמהיל גז ומימן – גיל הטורבינה, מהירות סיבוב הטורבינה, ובין היתר, גודל מולקולות המימן לעומת מולקולות הגז.
העלאה של רמות המהילה עד לשלושים אחוז תחייב, בדרך כלל, שימוש בקטגוריה חדשה לגמרי של טכנולוגיות ובשנים האחרונות, שורת חברות מציעות מגוון טורבינות שיכולות לפעול עם מימן בשוק האנרגיה.
חברת ג'נרל אלקטריק לדוגמה מציעה את סדרת הטורבינות 7Ha שיכולות לפעול באמצעות שריפת תמהיל של עד 50 אחוז. חברת טכנולוגיית הגז INNIO טוענת כי טורבינות גז שעברו הסבה יכולות לפעול על תמהיל משתנה ואפילו עד מאה אחוז מימן.
עם זאת, ההשפעה המלאה של הכנסת מימן למערכת הגז עדיין אינה ברורה לחלוטין. קביעת מדיניות התומכת בהכנסת מימן לשוק האנרגיה מהווה גורם קריטי, לדברי קייזר, אך אין זה ברור עדיין איזה תמהיל מדיניות יידרש או מה תהיה ההשפעה על המחירים לצרכן.
"ההבנה של כל זה היא קריטית ואני חושב שחברות החשמל משקיעות כעת זמן בניסוי ובבדיקה" אומר קייזר. "קיימים אתגרים ייחודיים הקשורים בהפקה ממשית של אלקטרונים ממימן".

מאמרים נוספים

תמיד תהיה לנו פאריז. או מרקש.

סיכום המפגש ה-22 לאמנת המסגרת של האו"ם בנושא שינוי אקלים -COP 22 אשר נערך במרקש שבמרוקו בנובמבר 2016 כשנה אחרי המפגש ההיסטורי בפאריז שבו נחתם הסכם מחייב חדש להגבלת פליטת גזי חממה

תחזית הטווח הקרוב של מנהל המידע של מחלקת האנרגיה, ארה"ב

מנהל המידע של מחלקת האנרגיה של ארה"ב הוא יחידת הסטטיסטיקה של הממשל, יחידה שאוספת נתונים על מלאי האנרגיה, היצור, הצריכה וההפצה, על מחירים, טכנולוגיות וכן על שוקי האנרגיה ברחבי העולם. מנהל המידע עורך גם ניתוחי…