ドイツ水素の秘密計画：産業と消費者が今知る必要があるもの

拡大ガラスの下の水素：潜在的、制限、論争

宇宙で最も小さくて最も一般的な要素である水素は、近年、グローバルなエネルギー議論の中心的なトピックに発展しています。グローバルコミュニティは、化石燃料と戦闘気候変動への依存を減らす方法を探していますが、水素は究極のソリューションとして称賛されることがよくあります。サポーターは、彼が持続可能な未来の設計において重要な役割を果たすことができる清潔で多目的なエネルギー源であると見ています。しかし、陶酔感に加えて、誇張された誇大広告を警告し、水素技術に関連するかなりの課題を示す重要な声もあります。

水素が実際に希望されているかどうかの問題 - エネルギー遷移のための重要なテクノロジー、または単なる短命の誇大宣伝は複雑で複雑です。この質問の一番下に到達するには、技術をより綿密に検討し、その可能性と制限を現実的に評価し、ビジネス、産業、社会の現在の開発と課題を分析することが不可欠です。

専門家の視点：水素経済の機会と課題

フリーランス連邦協会の専門家専門家専門家（BVS EV）およびフラウンホーファー研究所のためのフラウンホーファー研究所IWUは、水素経済の機会と課題を集中的に扱ってきました。専門のセミナーと専門家の議論では、水素技術の経済的、技術的、政治的側面が分析され、議論されました。科学的研究と産業技術開発の分野での実践的な経験の両方を組み合わせたこれらの機関の専門知識は、水素のトピックの差別化された評価のための十分に発展した基盤を提供します。

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気候の中立性の鍵としての緑の水素：野心的な目標

現在の議論の焦点は、主に「緑」水素にあります。これは、太陽、風、水力発電などの再生可能エネルギー源からの電気と水の電気分解によって生成されます。緑色の水素は、その生産と使用には温室効果ガスの排出量がないか、最小限のものしかないため、気候に中立であると考えられています。対照的に、天然ガスから得られ、かなりの共同排出を引き起こす「灰色」水素と、生産が分離されている「青い」水素がありますが、化石資源がまだ使用されています。

緑の水素が中心的な役割を果たしている気候の中立の未来のビジョンは野心的であり、エネルギーの生成、分布、使用の包括的な変化が必要です。しかし、水素経済への切り替えは、生態学的な観点から重要であるだけでなく、ドイツとヨーロッパに大きな経済的機会を提供します。

水素リーダーシップのための競争におけるドイツとヨーロッパ

ドイツとヨーロッパは、水素の地域に自分自身を設定しています。欧州連合は、ヨーロッパを水素技術の世界的な先駆者にすることを目的とする包括的な水素戦略を追求しています。ドイツ連邦政府はまた、国家の水素戦略を開発し、水素インフラストラクチャと生産の拡大への大規模な投資を計画しています。

これらのイニシアチブは、政治的に動機付けられているだけでなく、経済的に正当化されています。水素技術は、エネルギー生成から自動車産業、化学および鉄鋼業まで、さまざまな業界の企業に大きな成長の可能性を提供します。強力な水素経済の発展は、ドイツとヨーロッパにグローバル市場で決定的な競争上の優位性を与え、新しい雇用を創出する可能性があります。

水素経済への途中の課題：不均衡における需要と供給

有望な視点にもかかわらず、ドイツとヨーロッパは、全国的な水素経済への途中で大きな課題に直面しています。最大のハードルの1つは、需要と供給の不均衡です。

緑の水素の需要は急速に増加しますが、現在の生産と可用性は現在維持できません、とさまざまな用途エリアのニーズをカバーするために、BVS EVの連邦部門マネージャーのマシン、システム、営業施設のDirk Hennigは説明します。

現在、約100万トンの水素が毎年生産されています。しかし、その大部分は化石燃料から得られる灰色の水素です。現在の推定によると、ドイツだけでも、2030年までに毎年約450万トンの水素が必要でした。これらの数字は、現在のオファーと将来のニーズの間の大きな矛盾を示しています。

サプライチェーン全体の経済負荷能力：決定的な要因

緑色の水素を包括的かつ市場に備えた供給を確保するために、個々の水素生産プロジェクトのみを促進するだけでは十分ではありません。むしろ、サプライチェーン全体を経済的に実行可能にする必要があります。これには、緑色の水素の生産だけでなく、ガスの輸送、貯蔵、分布も含まれます。

BVS EVのDirk Hennigは、グリーン水素プロジェクトのみを促進するだけでは不十分であることを強調しています。むしろ、市場の成熟と全国的な供給を確保するために、サプライチェーン全体を経済的に持続可能な設計に設計する必要があります。これは、水素経済の成功は、バリューチェーンのすべてのメンバーが効率的かつ安価に機能するという事実に依存していることを示しています。

水素の適用分野：機動性、産業、建築技術、エネルギー供給

水素は依然として多くの人々にとって抽象的なトピックですが、テクノロジーが重要な役割を果たしたり、将来果たすのは、すでに多様なアプリケーションの分野があります。水素の可能性のある使用は幅が広く、モビリティから産業、技術の構築やエネルギー供給に至るまでさまざまです。

移動性の水素：排出 - 車、トラックなどのためのフリードライブ

モビリティの領域では、水素は、従来の燃焼エンジンとバッテリー電気ドライブの有望な代替品と考えられています。水素装置車両、特に燃料電池車は、多くの利点を提供します。それらは、水蒸気を放出し、バッテリー電気車両と比較してより大きな範囲と短い給油時間を可能にするため、放出されません。

水素は、特に重い商品の交通、地元の公共交通機関、輸送において、重要な役割を果たす可能性があります。長距離と高ペイロードの場合、燃料電池のドライブは、バッテリー電子溶液よりも効率的で実用的なことがよくあります。航空や鉄道の交通では、水素駆動の使用もますます研究され、試されています。

産業における水素：鉄鋼生産、化学、その他の産業の脱炭素化

水素のもう1つの重要なアプリケーション分野は産業です。産業の多くの分野、特に鉄鋼生産と化学産業において、大量のエネルギーが必要であり、かなりの共同排出が発生します。ここでは、水素が脱炭素化に大きく貢献する可能性があります。

鋼製の生産では、水素は炭素ベースの還元プロセスをますます置き換えることができます。伝統的に、鋼はコークスを使用して爆風炉で生産されており、大量のコクが放出されています。還元剤として水素を使用することにより、これらの排出量を大幅に減らすことができます。水素は、アルモニアとメタノールの産生、たとえばアンモニアとメタノールの生産において、原料とエネルギー源としても機能し、化石燃料を置き換えることができます。さらに、水素を熱と発電、たとえば製油所、ガラスとセメント産業、食料生産などに加工ガスに水素を使用できる他の多くの産業部門があります。

建築技術の水素：熱供給と分散エネルギー生成

水素は、構築技術において有望な用途も提供します。最初のプロジェクトは、住宅および工業用の建物における熱供給のための水素の使用を示しています。燃料電池ヒーターは、たとえば家や商業用不動産で、熱と電気を生成するために使用できます。分散エネルギー生成のために、熱と発電所（CHP）を組み合わせた水素の使用も考えられます。

もう1つの興味深いアプローチは、熱供給用の水素の季節貯蔵です。夏には、豊富な再生可能エネルギーがある場合、水素を生成して電気分解によって保存することができます。冬には、熱要件が増加し、再生可能エネルギーがあまり利用できない場合、保存された水素を熱供給に使用できます。これは、暖房の構築における化石燃料への依存を減らし、電気と熱の間のセクターの結合を強化するのに役立ちます。

エネルギー供給の水素：セクターの結合とエネルギー貯蔵

水素は、セクターの結合、つまり電気、熱、可動性の接続において重要な役割を果たします。異なるエネルギーセクター間のリンクとして機能し、統合された柔軟なエネルギーシステムの作成に役立ちます。

パイロットプロジェクトでは、セクターカップリングの不可欠な部分としての水素貯蔵の使用を検討します。水素は、再生可能エネルギーの長期記憶として機能します。風力と太陽系からの過剰な電力を使用して、電気分解を通じて水素を生成して保存できます。必要に応じて、水素は、たとえば燃料電池やガス発電所により、電気または熱に戻すことができます。このパワーからガスから電力へのテクノロジーにより、再生可能エネルギーを時間と空間的に柔軟に使用し、ネットワークの安定性を高めることができます。

さらに、水素は合成燃料（E燃料）の生産の出発材料としても機能します。 E-Fuelは水素とCO₂で作られており、燃焼エンジンの化石燃料の気候に中立な代替品として使用できます。これは、たとえば航空や出荷など、直接的な電化が困難な分野に特に関連する可能性があります。

ドイツの野心的な水素目標：2030年までに10ギガワットの電解能力

ドイツは水素で野心的な目標を追求しています。連邦政府は、2030年までに緑の水素のために10ギガワットの世代容量を作成するという目標を設定しています。この能力は、再生可能な電力を使用して水素を生成する電気分解システムの建設によって達成されます。

この目標は、国家水素戦略の一部であり、ドイツを水素技術の主要な場所にすることを目的としています。連邦政府は、広範なサポートプログラムと研究開発への投資により、水素経済の拡大を支援しています。欧州連合はまた、10億ドルの投資で欧州の水素インフラストラクチャと産業の設立を促進しています。

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Chemnitzのリファレンスファクトリー.h2：水素量生産のための革新

参照工場で。この工場は、ドイツの水素戦略の重要な要素であり、水素技術の生産コストを削減し、市場の打ち上げを加速することを目的としています。

参照Factory.h2は、水素の分野での新しい生産プロセスと技術のテスト環境として機能します。エレクトロライザーの自動化とデジタル化への革新的なアプローチと燃料電池生産は、ここでテストされ、最適化されています。目的は、水素技術の大量生産を可能にし、これらの主要な技術のグローバル生産センターにドイツを発展させることです。

課題とハードル：投資コスト、生産能力、セキュリティ、インフラストラクチャ

野心的な目標と有望な開発にもかかわらず、ドイツとヨーロッパは水素戦略の実施における大きな課題に直面しています。 Dr.-ing。 ChemnitzのFraunhofer IWUの水素技術の専門家であるUlrike Beyerは、いくつかの中心的な側面を強調しています。投資コストが高く、生産能力が限られているため、全国的な供給が困難になります。水素の特定の物理的特性には、輸送と貯蔵のための新しいセキュリティ概念も必要です。さらに、長期的に安定したサプライチェーンを確保するためには、安全で強力なインフラストラクチャを構築することが不可欠です。

高い投資コストと経済：重要な要因

最大の課題の1つは、水素技術の高い投資コストです。緑色の水素の生産は、現在、化石燃料からの灰色の水素の生産よりもさらに高価です。エレクトロライザー、燃料電池、輸送および貯蔵のインフラストラクチャのコストは現在、依然として比較的高いです。

水素経済を経済的に実行可能にするためには、かなりのコスト削減が必要です。これは、技術革新、大量生産、スケール効果、および再生可能エネルギーのコストの低下を通じて達成できます。政治的枠組みの条件と資金調達措置は、化石燃料と比較して緑の水素の競争力を改善する上で重要な役割を果たします。

限られた生産能力と技術開発：ボトルネックを避けてください

もう1つの課題は、エレクトロライザーやその他の水素技術の限られた生産能力です。水素戦略の野心的な目標を達成するには、生産能力の大幅な拡大が必要です。これには、新しい生産施設への多額の投資と技術のさらなる開発が必要です。

電気分解の分野にはイノベーションの可能性もあります。アルカリ電解、PEM電解（プロトン交換膜）、SOEC電解（固体酸化物電解細胞）などのさまざまな電気分解法は、発達のさまざまな段階に位置しています。研究開発では、電気剤の効率、寿命、コストの改善、新しい安価な材料と生産プロセスの開発に焦点を当てています。

水素のセキュリティ概念：輸送、保管、用途

水素の特定の物理学は、ガスを輸送、保管、使用する際に安全のための特別な要件を置いています。水素は炎症性であり、密度が低いため、特別な安全上の注意が必要です。

パイプライン、タンカー、船など、水素の輸送にはさまざまなオプションがあります。パイプラインへの輸送は、大量および長距離で最も費用対効果の高いオプションですが、新しい水素インフラストラクチャの確立が必要です。タンクトラックまたは船は、より少量および短いルートに使用できます。

水素は、たとえば圧縮ガスとして、水素の水素として、または化学的に結合した形（LOHC-液体有機水素キャリア）として、さまざまな形で保存できます。各メモリ形状には、コスト、エネルギー密度、セキュリティの点で利点と短所があります。

車両、産業工場、建物など、水素のすべての用途には、包括的なセキュリティの概念と標準が必要です。これらは、水素の特定の特性を考慮し、ガスの取り扱いが安全で安全であることを確認する必要があります。

強力なインフラストラクチャの構築：パイプライン、メモリ、ガソリンスタンド

もう1つの中心的な課題は、水素経済のための安全で強力なインフラストラクチャを構築することです。これには、水素パイプライン、貯蔵ステーション、ガソリンスタンドの建設、および既存のエネルギーシステムへの水素インフラストラクチャの統合が含まれます。

水素インフラストラクチャの構造は、長期的で費用のかかるタスクです。新しいパイプラインとストレージシステムの建設にかなりの投資と、既存のインフラストラクチャの変換が必要です。車両用の水素充填ステーションの全国的なネットワークの開発も大きな課題です。

水素インフラストラクチャの計画と構造は、相乗効果を使用し、二重構造を避けるために慎重に調整する必要があります。水素インフラストラクチャを既存のエネルギーシステムに統合するには、政治、ビジネス、科学のさまざまな関係者間の緊密な協力も必要です。

経済の推進力としての専門家の独立した専門知識

資格のある専門家の協会としてのBVS EVは、水素の分野でも、技術革新のための適切な根拠と実践指向のレビューを提供します。 「私たちは企業や当局による水素の問題に相談されます。私たちの仕事は、事実に基づいた答えを提供することです」とDirk Hennig氏は説明します。

専門家は、水素プロジェクトと技術の評価において重要な役割を果たします。レンズと独立したレポートを作成することにより、企業や当局が意思決定において支援することができます。あなたの専門知識は、水素経済のような複雑で動的な分野で特に重要です。

専門家の独立した専門知識は、間違った決定を回避し、適切な技術やプロジェクトへの投資を指示するのに役立ちます。また、リスクを最小限に抑え、セキュリティ基準を確保することもできます。この点で、専門家は、水素経済の成功と持続可能な開発のための重要な衝動プロバイダーです。

水素 - エネルギー遷移の潜在性とリアリズム

緑色の水素は、エネルギーの移行と経済の脱炭素化に大きく貢献する大きな可能性を提供します。モビリティ、産業、建築技術、エネルギー供給におけるアプリケーションの多様な分野は、水素が持続可能な未来にとって重要な技術になる可能性があることを示しています。

同時に、包括的な水素経済への途中で課題とハードルを現実的に評価することが重要です。高い投資コスト、限られた生産能力、セキュリティ要件、強力なインフラストラクチャの確立は、政治、ビジネス、科学の共同努力によってのみ習得できるかなりのタスクです。

BVS EVは、水素技術に関する議論を積極的に促進し続け、事実上の差別化された評価のために働きます。水素の可能性を使用することが重要ですが、同時に課題を無視しないことです。現実的な計画を通してのみ、経済的スケーラビリティと継続的なイノベーションは、水素が成功し、持続可能なエネルギー移行の不可欠な部分になることができます。専門家の専門知識は、水素の将来への道を開くために不可欠な役割を果たします。

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