再生可能エネルギーの価格低下と貯蔵技術の成熟に伴い、水素燃料が注目されています。
Jorgo Chatzimarkakisは彼の水素燃料電池車に 50プラス給油所 彼の車を充電していたテスラの運転手が近づいてドイツに散った。
この男は、水素動力車の動きに興奮して、質問に満ちていました。 Chatzimarkakis、国連事務総長 水素ヨーロッパ彼らには喜んで答えてくれました、そして、二人は数分間話しました。
しかしその後、水素自動車は完全に補給されたが、テスラのドライバーはバッテリーが充電されている間、まだ長い待ち時間に直面していた。
「これは現実です」とChatzimarkakisは言います。 「現在、給油所は準備ができており、車は準備ができており、スイスからデンマーク、ノルウェーへの旅行は問題なく計画できる」
水素を燃料とする世界のビジョンは、 ワイリーコヨーテ。 1923では、英国の遺伝学者、JBS Haldaneは、 水素を発生する風車のネットワーク イギリスに力を与えるが、何もそれから来なかった。 1970では、南アフリカ生まれの電気化学者John Bockrisがスピーチで最初に「水素経済」という言葉を使用し、後に出版しました 太陽水素発電の世界がどのように見えるかを記述した本。 しかし再び、何も変わっていない。 2002では、アメリカの経済社会学者Jeremy Rifkinは、水素が石油から引き継がれる可能性があると主張し、 水素を燃料とする燃料電池の将来のエネルギー配置.
しかし、業界は準備ができていなかった、とChatzimarkakisは言う。 ジェレミー・リフキン氏は、「政治家やジャーナリストは、常にその証拠を見たいと思っています。 「当時、研究は十分に進んでいなかったので、実際には実現していませんでした」
加齢に伴う水素
おそらく、最終的には、水素の瞬間が到来しました。
日本は、2020東京オリンピックを使って 水素社会のビジョン 水素燃料補給所やその他のインフラ整備にUS $ 348万を投資しています。 ドイツは世界で初めて 水素動力の列車 ますます多くの 水素給油所 全国で。 スイスは 1,000水素駆動トラックの購入、ノルウェーは持っていた 水素給油所 2006と韓国は 今後5年間でUS $ 2.33億を投資する 水素燃料補給ステーション、燃料電池車両プラント、燃料電池バスおよび水素貯蔵システムを創出する。 オーストラリアは、 国家科学機関CSIRO & チーフ・サイエンティストのアラン・フィンケル 水素供給国と輸出産業のビジョンを個別に報告する。
Coradia iLintは、ドイツで2018で水素燃料輸送を開始しました。 写真提供：アルストム| R Frampe
水素経済の中心には、太陽、風力、水力などの再生可能エネルギー源からの電力を使用して、水を酸素と水素に分けることがあります。 電解。 その「緑色の水素」を燃料電池に使用して電気を生成することができ、燃料電池を個々に使用して車両を駆動したり、スタックを使ってグリッドをサポートしたり、電力を供給したりすることができます。 何よりも、水素燃料電池で発生する排気ガスは水であり、ある日は再び回収され、電気分解のために再利用される可能性があります。
経済と気候
最終的に世界のエネルギー計画の最前線に水素をもたらすために何が変わったのですか？ CSIROの上級研究員であり、その共同研究者であるJenny Hayward 2018国家水素ロードマップより有利な経済が重要な役割を果たしていると述べている。
「生産にはコストがかかりますが、稼働率はコストが下がります」とHayward氏は言います。 太陽光発電や風力による電力価格は劇的に低下するだけでなく、電解槽技術もより安価で、より大規模で効率的になりました。 同時に、水素燃料電池も効率とコストの両方が向上している、と彼女は言う。
水素燃料についての米国エネルギー省の情報を見るにはクリックしてください。
もう1つの大きな要因は、大幅な温室効果ガス排出削減の緊急性が高まっていることです。持続可能なエネルギー専門家であり、オーストラリアのメルボルンにあるRMIT大学の教授であるJohn Andrews氏は述べています。
「導入を気候変動に取り組む解決策の一部と結びつけておくことは非常に重要です」とAndrews氏は言います。 「代替燃料を得ることだけではない。 それはゼロエミッションの燃料とエネルギーシステムを得るという問題です」
燃料としての水素の適応を進めることは容易ではありません。 水素経済の世紀の探求にもかかわらず、この点に到達するために克服すべきいくつかの重大な技術課題がありました - それはまだ初期の段階です。
ストレージ問題の解決
輸送に水素を使用する際の重要な問題は、 ストレージ利用料。 最近では、乗用車の後部に収まるのに十分小さい軽量のコンテナに水素を圧縮することが可能になりましたが、その車に少なくとも300マイル以上の燃料を供給するのに十分なエネルギーが含まれています。
「水素燃料電池車で使用するために米国エネルギー省の目標を上回る可能性のある水素貯蔵を得ることは、非常に難しいと常に考えられていました」とAndrewsは言います。 その後、 高圧水素タンク 高度な複合材料でできており、要求を満たすことができ、さらにはそれを超えることができました。
燃料貯蔵は水素燃料輸送の大きな課題でした。 最近の改良により、乗用車の範囲が1回の充填あたり300マイル以上に拡大しました。 写真©iStockphoto.com/Tramino
「私は人を座らせて、はいと言いました。車に乗って水素を運ぶのに使うことができ、従来の車に匹敵する範囲を与え、補充時間を持つことが可能な貯蔵形態を持つことは可能です。水素の利点 - ほんの数分の間です。
現在、水素燃料電池車は、従来のガソリン車またはディーゼル車に適合しているか、それを超えています。 トヨタ、ミライの獲得を主張 312マイル周り 水素のタンクから。 これは、バッテリー駆動車よりも長距離移動の方がはるかに魅力的です。
それはまた、彼らがより勤勉な車両のための実行可能なオプションになります、リサRuf、コーディネーターの 水素移動力ヨーロッパ 英国のElement Energyの主要コンサルタント。
「トラック、タクシー、緊急時の対応サービスでは、従来の車両と同様の範囲と給油時間を持たなければなりません」と彼女は述べています。 ロンドン警察今年は11水素燃料電池車を買収した。
グリッドへの給餌
水素はまた、再生可能エネルギーを利用したエネルギーグリッドの安定性を維持する方法として探求されている、とMorry Markowitz 燃料電池と水素エネルギー協会 米国では
「太陽が常に輝くわけではなく、風が吹かないので、再生可能エネルギーに間欠性の問題があるため、電子を効果的に蓄える方法を見つける必要があります」と彼は言います。 過剰な電気は、燃料電池車または固定燃料電池で使用することができ、または輸送のために貯蔵することができ、電気分解に電力を供給し、水素を生成するために使用することができる。
このシナリオは、ディーゼル発電機に依存しているオーストラリアのアウトバックタウンのような遠隔地で特に魅力的です。 再生可能エネルギーと水素貯蔵の組み合わせを使用して町に電力供給することは、特にディーゼルの価格が上昇するにつれて、すぐに費用対効果になる可能性がある、とヘイワードは述べる。
ガス企業はまた、既存のインフラストラクチャーを活用する可能性のある、天然ガスの代替可能性として水素に目を向けている。 彼らはディーゼル車の入ったトラックに頼るのではなく、再生可能エネルギーが必要なだけです」と彼女は言います。 「彼らは燃料電池を持っていて水を回収するシステムを持つことができるので、自己完結型のシステムです」
ガス企業はまた、既存のインフラストラクチャーを利用する可能性がある天然ガスの代替可能性として水素に目を向けている。
「特に高排出ガス削減目標を達成しようとすれば、そこに座っているすべてのガスインフラストラクチャーが使用されなくなるだろう」とヘイワード氏は言う。 興味深いのはガス配管網で、PVCパイプで作られていれば100％の水素を持つことができますが、電化製品やメーターは変更する必要があります。
ヒンデンブルク効果
Markowitzが「ヒンデンブルクの影響」と呼んでいる部屋の飛行船に取り組むことなく、水素について話すことは不可能です。1937のニュージャージー州におけるヒンデンブルクの飛行災害であった壮大な水素燃料のインフェルノは、依然として水素産業に悩まされています。水素の経済性についての議論では、水素の可燃性と安全性の懸念が必然的に高まっている。
しかしMarkowitzは、今日の水素技術は、その時代の水素技術からはるかに進歩していると言います。
「カーボンファイバータンク、センサー、コンピューターなどの高度な材料は非常に劇的に改善されています...水素の安全性は問題ではありません」と彼は言います。 「輸送部門やその他の分野では、今日の道路上にあるものは水素車と同じかそれ以上です」
水素の摂取量の増加がオゾン層に影響を与える可能性があるという懸念もある。 A 2003研究 すべての化石燃料発電が水素で置き換えられた場合、大気中へのガスの漏れが酸素と反応して水蒸気を生成し、オゾン層を著しく崩壊させる可能性があると示唆した。
しばしば水素を批判する別の批判は、かなりの量が依然として 化石燃料を使って生産された。 米国では、ほとんどの水素は、 天然ガス改質天然ガスを高温蒸気と反応させて水素、一酸化炭素および少量の二酸化炭素を生成する。 また、 ガス化褐炭、これはまた、CO2 生産。
「これらのルートのいずれかをフォローして、そのルートからの二酸化炭素排出量がある場合、そのゼロ排出を達成できる唯一の方法は、それを炭素の捕捉と貯蔵に組み合わせることです」とAndrews氏は述べています。 「それは安全であろうと、何千年もの間、その二酸化炭素を地面に残し、経済的なものにすることができるかどうか、それが実行可能かどうかという大きな疑問です。
測定されたアプローチ
水素について議論することは急務であり、輸送を脱炭素化する必要性が広がっていることを反映している、とRufは述べている。 彼女は、テーブルにはさまざまな解決策があるが、他の技術ではそれほど簡単に、またはコスト効率よく行うことができない問題に取り組むことができると主張している。
しかし、水素の可能性については非常に興奮していますが、Rufはまた、測定されたアプローチについても勧めます。
「水素燃料電池技術を支えるセクターとして私たちが抱えている問題は、誇大宣伝に注意する必要があり、期待を管理することができなければならないということです。 「これは時間と投資が必要なものです。 それは夜通しには起こらないが、長期的には非常に良い解決策だ」 
この記事はもともとに登場しました Ensia
著者について
ビアンカ・ノグラディはフリー・サイエンスのジャーナリストであり、まだ魅力的ではない研究をしています。 彼女は様々な店舗に書いています。 自然、ガーディアン、オーストラリア地方、 BBC未来とオーストラリア放送協会。 twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com
編集者注：著者は過去にCSIROの契約書を執筆していますが、水素燃料には関係ありません。
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