Salajased plaanid vesiniku kasutamiseks Saksamaal: mida tööstus ja tarbijad peaksid nüüd teadma

Vesinik uuritavas keskkonnas: potentsiaal, piirangud ja vastuolud

Vesinik, universumi väikseim ja rikkalikum element, on viimastel aastatel muutunud ülemaailmse energiadebati keskseks teemaks. Samal ajal kui maailma üldsus otsib võimalusi fossiilkütustest sõltuvuse vähendamiseks ja kliimamuutustega võitlemiseks, peetakse vesinikku sageli ülimaks lahenduseks. Pooldajad näevad seda puhta ja mitmekülgse energiakandjana, millel võib olla võtmeroll jätkusuutliku tuleviku kujundamisel. Lisaks entusiasmile on aga ka kriitilisi hääli, mis hoiatavad ülepaisutamise eest ja osutavad vesinikutehnoloogiaga seotud olulistele väljakutsetele.

Küsimus, kas vesinik on tõepoolest loodetud võtmetehnoloogia energiasiirdeks või on see vaid lühiajaline hüpe, on keeruline ja mitmetahuline. Sellele küsimusele vastuse leidmiseks on oluline tehnoloogiat lähemalt uurida, realistlikult hinnata selle potentsiaali ja piiranguid ning analüüsida praeguseid arenguid ja väljakutseid ettevõtluses, tööstuses ja ühiskonnas.

Ekspertide vaatenurk: vesinikumajanduse võimalused ja väljakutsed

Vabakutseliste ja sõltumatute ekspertide föderaalse ühingu (BVS eV) ja Fraunhoferi tööpinkide ja vormimistehnoloogia instituudi (IWU) eksperdid on põhjalikult uurinud vesinikumajanduse võimalusi ja väljakutseid. Spetsialiseeritud seminaridel ja ekspertide aruteludes analüüsiti ja arutati vesinikutehnoloogia majanduslikke, tehnilisi ja poliitilisi aspekte. Nende institutsioonide asjatundlikkus, mis ühendab nii teadusuuringuid kui ka praktilisi kogemusi tööstuses ja tehnoloogiaarenduses, annab kindla aluse vesinikuteema nüansirikkaks hindamiseks.

Sobib selleks:

• Dkarboniseerimisstrateegiad: väljakutsed taastuvate vesiniku tootmisel ja kasutamisel terase- ja keemiaettevõtetele

Roheline vesinik kui kliimaneutraalsuse võti: ambitsioonikas eesmärk

Praegune arutelu keskendub peamiselt „rohelisele“ vesinikule. Seda toodetakse vee elektrolüüsi teel, kasutades taastuvatest energiaallikatest, näiteks päikese-, tuule- ja hüdroenergiast saadud elektrit. Rohelist vesinikku peetakse kliimaneutraalseks, kuna selle tootmine ja kasutamine ei tekita üldse või tekitab minimaalselt kasvuhoonegaaside heitkoguseid. Seevastu „hall“ vesinik toodetakse maagaasist ja see põhjustab märkimisväärseid CO₂ heitkoguseid, samas kui „sinine“ vesinik, kuigi selle tootmisel CO₂ püütakse kinni, tugineb siiski fossiilsetele ressurssidele.

Kliimaneutraalse tuleviku visioon, milles rohelisel vesinikul on keskne roll, on ambitsioonikas ja nõuab energia tootmise, jaotamise ja kasutamise põhjalikku ümberkujundamist. Üleminek vesinikumajandusele pole aga oluline mitte ainult ökoloogilisest vaatenurgast, vaid pakub ka märkimisväärseid majanduslikke võimalusi Saksamaale ja Euroopale.

Saksamaa ja Euroopa vesinikuvaldkonna juhtpositsiooni võidujooksus

Saksamaa ja Euroopa on seadnud endale vesiniku valdkonnas ambitsioonikad eesmärgid. Euroopa Liit järgib terviklikku vesinikustrateegiat, mille eesmärk on muuta Euroopa vesinikutehnoloogia maailmas juhtivaks tegijaks. Ka Saksamaa föderaalvalitsus on välja töötanud riikliku vesinikustrateegia ning plaanib ulatuslikke investeeringuid vesinikutaristu ja -tootmise laiendamisse.

Need algatused pole mitte ainult poliitiliselt motiveeritud, vaid ka majanduslikult mõistlikud. Vesinikutehnoloogia pakub märkimisväärset kasvupotentsiaali ettevõtetele erinevates sektorites, alates energiatootmisest ja autotööstusest kuni keemia- ja terasetööstuseni. Tipptasemel vesinikumajanduse arendamine võiks anda Saksamaale ja Euroopale otsustava konkurentsieelise maailmaturul ning luua uusi töökohti.

Vesinikumajanduse teel olevad väljakutsed: pakkumine ja nõudlus on tasakaalust väljas

Vaatamata paljulubavatele väljavaadetele seisavad Saksamaa ja Euroopa teel laialdase vesinikumajanduse poole silmitsi märkimisväärsete väljakutsetega. Üks suurimaid takistusi on pakkumise ja nõudluse tasakaalustamatus.

„Rohelise vesiniku nõudlus kasvab kiiresti, kuid tootmine ja kättesaadavus ei suuda praegu sammu pidada,“ selgitab Dirk Hennig, BVS eV masinate, tehaste ja tööseadmete föderaalse osakonna juhataja. Seetõttu on erinevate rakendusvaldkondade nõudluse rahuldamiseks vaja rohelise vesiniku tootmisvõimsusi põhjalikult laiendada.

Praegu toodetakse maailmas igal aastal umbes miljon tonni vesinikku. Suur osa sellest on aga hall vesinik, mis pärineb fossiilkütustest. Praeguste hinnangute kohaselt vajab ainuüksi Saksamaa kuni 2030. aastani umbes 4,5 miljonit tonni vesinikku aastas, et saavutada oma kliimaeesmärke ja vähendada oma tööstuse süsinikuheidet. Need arvud näitavad tohutut lahknevust praeguse pakkumise ja tulevase nõudluse vahel.

Kogu tarneahela majanduslik elujõulisus: oluline tegur

Rohelise vesiniku igakülgse ja turuvalmis pakkumise tagamiseks ei piisa ainult üksikute vesiniku tootmise projektide edendamisest. Pigem on vaja muuta kogu tarneahel majanduslikult elujõuliseks. See hõlmab mitte ainult rohelise vesiniku tootmist, vaid ka selle transporti, ladustamist ja jaotust.

Dirk Hennig BVS eV-st rõhutab, et ainult rohelise vesiniku projektide edendamisest ei piisa. Pigem tuleb kogu tarneahel muuta majanduslikult elujõuliseks, et tagada turuvalmis ja üleriigiline pakkumine. See näitab, et vesinikumajanduse edu sõltub kõigi väärtusahela lülide tõhusast ja kulutõhusast toimimisest.

Vesiniku mitmekesised rakendused: liikuvus, tööstus, ehitustehnoloogia ja energiavarustus

Kuigi vesinik jääb paljude jaoks abstraktseks teemaks, on juba arvukalt rakendusi, kus tehnoloogial on või hakkab tulevikus olema oluline roll. Vesiniku potentsiaalsed kasutusalad on laiad, alates liikuvusest ja tööstusest kuni ehitustehnoloogia ja energiavarustuseni.

Vesinik liikuvuses: heitmevabad sõiduvahendid autodele, veoautodele ja muule

Liikuvuse valdkonnas peetakse vesinikku paljulubavaks alternatiiviks tavapärastele sisepõlemismootoritele ja akutoitel töötavatele elektriajamitele. Vesinikkütusega sõidukid, eriti kütuseelementidega sõidukid, pakuvad mitmeid eeliseid. Need on heitgaasivabad, kuna eraldavad ainult veeauru, ning võrreldes akutoitel töötavate elektrisõidukitega võimaldavad need suuremat sõiduulatust ja lühemat tankimisaega.

Vesinikul võib olla oluline roll, eriti raskeveokites, ühistranspordis ja laevanduses. Pikkade vahemaade ja suurte koormuste puhul on kütuseelementidega ajamid sageli tõhusamad ja praktilisemad kui akutoitel töötavad elektrilised lahendused. Vesinikjõu kasutamist uuritakse ja katsetatakse üha enam ka lennunduses ja raudteetranspordis.

Vesinik tööstuses: terasetootmise, keemiatööstuse ja muude sektorite dekarboniseerimine

Teine oluline vesiniku rakendusvaldkond on tööstus. Paljud tööstussektorid, eriti terasetootmine ja keemiatööstus, vajavad suuri energiakoguseid ja tekitavad märkimisväärseid CO₂ heitkoguseid. Vesinik saab nendes sektorites dekarboniseerimisele oluliselt kaasa aidata.

Terase tootmisel saab vesinik üha enam asendada süsinikupõhiseid redutseerimisprotsesse. Traditsiooniliselt toodetakse terast kõrgahjudes koksi abil, mille käigus eraldub suures koguses CO₂. Vesiniku kasutamisel redutseerijana saab neid heitkoguseid drastiliselt vähendada. Vesinikku saab kasutada ka toorainena ja energiakandjana keemiatööstuses, näiteks ammoniaagi ja metanooli tootmisel, asendades fossiilkütuseid. Lisaks on arvukalt teisi tööstusharusid, kus vesinikku saab kasutada soojuse ja elektri tootmiseks ning protsessigaasina, näiteks rafineerimistehastes, klaasi- ja tsemenditööstuses ning toiduainete tootmises.

Vesinik hoonetehnoloogias: soojusvarustus ja detsentraliseeritud energiatootmine

Vesinikul on paljulubavaid rakendusi ka hoonetehnoloogias. Esialgsed projektid demonstreerivad vesiniku kasutamist elamute ja tööstushoonete kütmiseks. Näiteks kütuseelementidega küttesüsteeme saab kasutada kodudes ja ärikinnisvaras soojuse ja elektri tootmiseks. Samuti on mõeldav vesiniku kasutamine koostootmisjaamades (CHP) detsentraliseeritud energia tootmiseks.

Teine huvitav lähenemisviis on vesiniku hooajaline salvestamine kütmiseks. Suvel, kui taastuvenergiat on külluslikult, saaks vesinikku toota ja elektrolüüsi abil salvestada. Talvel, kui küttevajadus suureneb ja taastuvenergia on vähem saadaval, saaks salvestatud vesinikku seejärel kütmiseks kasutada. See aitaks vähendada sõltuvust fossiilkütustest hoonete kütmisel ja tugevdada elektri ja soojuse vahelist sektoritevahelist seost.

Vesinik energiavarustuses: sektorite sidumine ja energia salvestamine

Vesinikul on võtmeroll sektorite ühendamisel, st elektri, soojuse ja liikuvuse integreerimisel. See võib toimida ühenduslülina erinevate energiasektorite vahel ning aidata kaasa integreeritud ja paindliku energiasüsteemi loomisele.

Pilootprojektidega uuritakse vesiniku salvestamise kasutamist sektorite ühendamise lahutamatu osana. Vesinik saab olla taastuvenergia pikaajaline salvestuskeskkond. Tuule- ja päikeseelektrijaamade ülejäävat elektrit saab kasutada vesiniku tootmiseks ja salvestamiseks elektrolüüsi teel. Vajadusel saab vesinikku seejärel tagasi elektriks või soojuseks muuta, näiteks kütuseelementide või gaasiküttel töötavate elektrijaamade abil. See elektrist gaasiks elektriks muutmise tehnoloogia võimaldab taastuvenergia paindlikumat kasutamist aja ja asukoha osas ning suurendab võrgu stabiilsust.

Lisaks saab vesinikku kasutada ka sünteetiliste kütuste (e-kütuste) tootmise toorainena. E-kütuseid toodetakse vesinikust ja CO₂-st ning neid saab kasutada kliimaneutraalse alternatiivina fossiilkütustele sisepõlemismootorites. See võib olla eriti oluline sektorites, kus otsene elektrifitseerimine on keeruline, näiteks lennunduses ja laevanduses.

Saksamaa ambitsioonikad vesiniku eesmärgid: 10 gigavatti elektrolüüsivõimsust aastaks 2030

Saksamaal on vesiniku osas ambitsioonikad eesmärgid. Saksamaa valitsus on seadnud eesmärgiks luua 2030. aastaks 10 gigavatise rohelise vesiniku tootmisvõimsuse. See võimsus saavutatakse elektrolüüsijaamade ehitamise kaudu, mis kasutavad vesiniku tootmiseks taastuvenergiat.

See eesmärk on osa riiklikust vesinikustrateegiast ja selle eesmärk on muuta Saksamaa vesinikutehnoloogiate juhtivaks asukohaks. Saksamaa valitsus toetab vesinikumajanduse laienemist ulatuslike rahastamisprogrammide ja investeeringutega teadus- ja arendustegevusse. Euroopa Liit edendab ka Euroopa vesinikutaristu ja -tööstuse arendamist miljardite eurode suuruste investeeringutega.

Sobib selleks:

• Taastuv vesinik: ELi audiitorid nõuavad tegelikkuse kontrolli – ELi ambitsioonikad eesmärgid, nendega seotud väljakutsed ja väljavaated

Chemnitzis asuv referentstehas H2: innovatsioonid vesiniku masstootmiseks

Fraunhofer IWU referentstehase H2-s Chemnitzis töötavad eksperdid elektrolüserite ja kütuseelementide masstootmise tööstuslike lahenduste kallal. See tehas on Saksamaa vesinikustrateegia võtmekomponent ning selle eesmärk on aidata vähendada vesinikutehnoloogiate tootmiskulusid ja kiirendada nende turuletoomist.

Referentstehas H2 toimib vesiniku valdkonna uute tootmisprotsesside ja -tehnoloogiate testimiskeskkonnana. Siin testitakse ja optimeeritakse uuenduslikke lähenemisviise elektrolüüserite ja kütuseelementide tootmise automatiseerimiseks ja digitaliseerimiseks. Eesmärk on võimaldada vesinikutehnoloogiate masstootmist ja arendada Saksamaa nende võtmetehnoloogiate globaalseks tootmiskeskuseks.

Väljakutsed ja takistused: investeerimiskulud, tootmisvõimsused, ohutus ja taristu

Vaatamata ambitsioonikatele eesmärkidele ja paljulubavatele arengutele seisavad Saksamaa ja Euroopa oma vesinikustrateegiate elluviimisel silmitsi suurte väljakutsetega. Chemnitzis asuva Fraunhofer IWU vesinikutehnoloogiate ekspert dr.-Ing. Ulrike Beyer toob esile mitu olulist aspekti. Suured investeerimiskulud ja piiratud tootmisvõimsus takistavad laialdast pakkumist. Lisaks nõuavad vesiniku spetsiifilised füüsikalised omadused uusi transpordi ja ladustamise ohutuskontseptsioone. Lisaks on pikaajaliselt stabiilsete tarneahelate tagamiseks oluline turvalise ja tõhusa infrastruktuuri arendamine.

Kõrged investeerimiskulud ja kasumlikkus: kriitiline tegur

Üks suurimaid väljakutseid on vesinikutehnoloogiate kõrge investeerimiskulu. Rohelise vesiniku tootmine on praegu oluliselt kallim kui halli vesiniku tootmine fossiilkütustest. Elektrolüsaatorite, kütuseelementide ning transpordi- ja ladustamisinfrastruktuuri kulud on samuti endiselt suhteliselt kõrged.

Vesinikumajanduse majanduslikult elujõuliseks muutmiseks on vaja märkimisväärset kulude vähendamist. Seda saab saavutada tehnoloogiliste uuenduste, masstootmise, mastaabisäästu ja taastuvenergia kulude vähendamise kaudu. Poliitilised raamistikud ja toetusmeetmed mängivad samuti olulist rolli rohelise vesiniku konkurentsivõime parandamisel fossiilkütustega võrreldes.

Piiratud tootmisvõimsused ja tehnoloogiline areng: kitsaskohtade vältimine

Teine väljakutse on elektrolüserite ja muude vesinikutehnoloogiate piiratud tootmisvõimsus. Vesinikustrateegia ambitsioonikate eesmärkide saavutamiseks on vaja tootmisvõimsust oluliselt laiendada. See nõuab märkimisväärseid investeeringuid uutesse tootmisrajatistesse ja tehnoloogiate edasiarendamist.

Elektrolüüsi valdkonnas on endiselt innovatsioonipotentsiaali. Erinevad elektrolüüsiprotsessid, näiteks leeliseline elektrolüüs, PEM-elektrolüüs (prootonvahetusmembraan) ja SOEC-elektrolüüs (tahkeoksiidi elektrolüüsirakk), on erinevates arenguetappides. Teadus- ja arendustegevus keskendub elektrolüserite efektiivsuse, eluea ja maksumuse parandamisele ning uute, kulutõhusamate materjalide ja tootmisprotsesside väljatöötamisele.

Vesiniku ohutuskontseptsioonid: transport, ladustamine ja kasutamine

Vesiniku spetsiifiline füüsika seab gaasi transportimisel, ladustamisel ja kasutamisel erilised ohutusnõuded. Vesinik on väga tuleohtlik ja madala tihedusega, mis nõuab erilisi ohutusabinõusid.

Vesiniku transportimiseks on mitmesuguseid võimalusi, näiteks torujuhtmed, paakautod ja laevad. Torujuhtmetransport on suurte koguste ja pikkade vahemaade puhul kõige kulutõhusam variant, kuid see nõuab uue vesinikuinfrastruktuuri arendamist. Väiksemate koguste ja lühemate vahemaade puhul saab kasutada paakautosid või laevu.

Vesinikku saab säilitada erinevates vormides, näiteks surugaasina, vedela vesinikuna või keemiliselt seotud kujul (nt LOHC-s – vedelates orgaanilistes vesinikukandjates). Igal säilitusmeetodil on oma eelised ja puudused kulude, energiatiheduse ja ohutuse osas.

Kõikide vesinikurakenduste jaoks, olgu need siis sõidukites, tööstusettevõtetes või hoonetes, on vaja põhjalikke ohutuskontseptsioone ja -standardeid. Need peavad arvestama vesiniku eriomadustega ning tagama gaasi ohutu ja ohtliku käitlemise.

Tipptasemel infrastruktuuri ehitamine: torujuhtmed, hoidlad ja tanklad

Teine peamine väljakutse on vesinikumajanduse jaoks turvalise ja tõhusa infrastruktuuri loomine. See hõlmab vesinikutorustike, hoidlate ja tanklate ehitamist ning vesinikuinfrastruktuuri integreerimist olemasolevasse energiasüsteemi.

Vesinikutaristu rajamine on pikaajaline ja kulukas ettevõtmine. See nõuab märkimisväärseid investeeringuid uute torujuhtmete ja hoidlate ehitamisse ning olemasoleva taristu ümberehitamisse. Samuti on suureks väljakutseks ulatusliku vesinikutankimisjaamade võrgustiku arendamine sõidukitele.

Vesinikutaristu planeerimist ja arendamist tuleb hoolikalt koordineerida, et suurendada sünergiat ja vältida dubleerimist. Vesinikutaristu integreerimine olemasolevasse energiasüsteemi nõuab ka tihedat koostööd erinevate sidusrühmade vahel poliitikast, ärist ja teadusest.

Spetsialistide sõltumatu ekspertiis majanduse katalüsaatorina

BVS eV kui kvalifitseeritud ekspertide ühendus pakub tehnoloogiliste uuenduste, sealhulgas vesiniku valdkonnas, põhjendatud ja praktikale orienteeritud hinnanguid. „Ettevõtted ja ametiasutused konsulteerivad meiega vesinikuga seotud küsimustes – meie ülesanne on anda faktidel põhinevaid vastuseid,“ selgitab Dirk Hennig.

Ekspertidel on vesinikuprojektide ja -tehnoloogiate hindamisel oluline roll. Nad saavad ettevõtteid ja ametiasutusi otsuste tegemisel toetada, andes objektiivseid ja sõltumatuid hinnanguid. Nende asjatundlikkus on eriti oluline nii keerulises ja dünaamilises valdkonnas nagu vesinikumajandus.

Spetsialistide sõltumatu ekspertiis aitab vältida halbu otsuseid ja suunata investeeringuid õigetesse tehnoloogiatesse ja projektidesse. Samuti aitavad nad minimeerida riske ja tagada ohutusstandardeid. Selles osas on spetsialistid vesinikumajanduse eduka ja jätkusuutliku arengu olulised edasiviivad jõud.

Vesinik – energiaülemineku potentsiaal ja realism

Rohelisel vesinikul on tohutu potentsiaal anda oluline panus energiaüleminekusse ja majanduse dekarboniseerimisse. Selle mitmekesised rakendused liikuvuses, tööstuses, ehitustehnoloogias ja energiavarustuses näitavad, et vesinik võib olla jätkusuutliku tuleviku võtmetehnoloogia.

Samal ajal on oluline realistlikult hinnata laialdase vesinikumajanduse teel esinevaid väljakutseid ja takistusi. Kõrged investeerimiskulud, piiratud tootmisvõimsused, ohutusnõuded ja suure jõudlusega infrastruktuuri arendamine on olulised ülesanded, mida saab ületada ainult poliitikakujundajate, ettevõtete ja teadlaste ühiste jõupingutuste abil.

BVS eV jätkab vesinikutehnoloogia ümber käiva arutelu aktiivset edendamist ning objektiivse ja nüansirikka hindamise eest seismist. Vesiniku potentsiaali rakendamine ja samal ajal väljakutsetega tegelemine on ülioluline. Ainult realistliku planeerimise, majandusliku skaleeritavuse ja pideva innovatsiooni abil saab vesinikust saada eduka ja jätkusuutliku energiaülemineku lahutamatu osa. Ekspertnõuannetel on vesinikul põhineva tuleviku sillutamisel asendamatu roll.

Saage kasu Xpert.Digitali ulatuslikust, viiekordsest asjatundlikkusest terviklikus teenustepaketis | Teadus- ja arendustegevus, XR, PR ja digitaalse nähtavuse optimeerimine - Pilt: Xpert.Digital

Xpert.digital on sügavad teadmised erinevates tööstusharudes. See võimaldab meil välja töötada kohandatud strateegiad, mis on kohandatud teie konkreetse turusegmendi nõuetele ja väljakutsetele. Analüüsides pidevalt turusuundumusi ja jätkates tööstuse arengut, saame tegutseda ettenägelikkusega ja pakkuda uuenduslikke lahendusi. Kogemuste ja teadmiste kombinatsiooni abil genereerime lisaväärtust ja anname klientidele otsustava konkurentsieelise.

Lisateavet selle kohta siin:

• Kasutage Xpert.digital 5 -kordist kompetentsi ühes paketis alates 500 €/kuus

☑️ VKE tugi strateegia, nõuannete, planeerimise ja rakendamise alal

☑️ digitaalse strateegia loomine või ümberpaigutamine ja digiteerimine

☑️ Rahvusvaheliste müügiprotsesside laiendamine ja optimeerimine

☑️ Globaalsed ja digitaalsed B2B kauplemisplatvormid

☑️ teerajaja ettevõtluse arendamine

Konrad Wolfenstein

Aitan teid hea meelega isikliku konsultandina.

Võite minuga ühendust võtta, täites alloleva kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) .

Ootan meie ühist projekti.

Xpert.digital on tööstuse keskus, mille fookus, digiteerimine, masinaehitus, logistika/intralogistics ja fotogalvaanilised ained.

Oma 360 ° ettevõtluse arendamise lahendusega toetame hästi tuntud ettevõtteid uuest äritegevusest pärast müüki.

Turuluure, hammastamine, turunduse automatiseerimine, sisu arendamine, PR, postkampaaniad, isikupärastatud sotsiaalmeedia ja plii turgutamine on osa meie digitaalsetest tööriistadest.

Lisateavet leiate aadressilt: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus