수소 대. 발전용 천연가스

특히 전력망에서 CO2 배출을 제거하는 수소의 역할은 점점 더 많은 관심을 불러일으키고 있으며 천연가스, 유틸리티 및 산업 장비 분야의 투자자들에게 잠재적으로 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.

기관 투자자(예: 자산 47조 달러를 대표하는 Climate Action 100+ 투자자 그룹)는 점점 더 투자 기준에 환경적 요인을 포함시키고 있습니다.

이 아이디어는 유틸리티를 위한 "2050년까지 탄소 제로 그리드" 목표의 일부로 종종 표현됩니다. 예를 들어 여기에서 Duke Energy(DUK)에 대해 논의되었으며, 여기서 수소는 Duke 전력의 최대 30%를 생성할 수 있는 후보 연료로 식별됩니다. 2050년에.

"순제로 탄소 경제"를 위한 보다 야심찬 목표는 발전뿐만 아니라 산업용 난방, 상업 및 주거 공간, 온수 난방, 운송 분야에서도 화석 연료를 제거하는 것입니다. 이 시나리오에서는 전력망에 추가 부하를 추가합니다. 예를 들어 주거용 겨울 난방 요구 사항은 이제 천연가스로 충족됩니다.

이 기사에서 우리는 주로 순제로 탄소 그리드 문제에 초점을 맞출 것입니다. 수소가 미국 전력망의 천연가스를 대체할 수 있습니까? 우리는 또한 전기분해를 통해 수소를 생성하기 위해 유틸리티 규모의 태양에너지를 사용하는 가장 가능성 있는 시나리오에 집중할 것입니다.

우리는 기술적 타당성, 운영 및 경제적 실용성, 그리고 투자자를 위한 몇 가지 시사점에 대해 논의합니다.

오늘 살펴볼 투자 이론은 간단합니다. 재생 에너지에서 생성된 녹색 수소는 오늘날 천연 가스가 제공하는 것과 유사한 그리드 규모의 에너지 저장을 제공할 수 있습니다. 이는 며칠에서 몇 달 동안 매우 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 능력입니다. 이는 풍력 및 태양광 발전의 간헐적 한계를 극복하고 발전을 위해 천연가스를 대체할 수 있게 하여 탄소 순 제로 전력망을 생성할 것입니다.

그리드 발전 이외의 응용 분야를 위해 수소에 상당한 투자가 있을 가능성이 높습니다. 잠재적인 전반적인 경제적 발자국은 상당합니다.

수소위원회는 2050년까지 전 세계 연간 매출이 2조 5천억 달러에 이를 것으로 추산했는데, 절반은 수소에서, 나머지 절반은 장비에서 발생했습니다. 2020년 10월, 그리드 발전보다는 운송 및 산업용 공급원료에 초점을 맞춘 연료전지 및 수소 에너지 협회(Fuel Cell and Hydrogen Energy Association)는 2050년까지 수소 경제에서 미국의 연간 수익이 7,500억 달러에 달할 것으로 추정했습니다.

그들이 말했듯이, 사실이라면 크다.

발전 분야에서 수소의 잠재력을 논의하기 위해 우리가 명심해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

수소는 제조 방법에 따라 회색, 파란색, 녹색으로 표현됩니다. 회색은 CO2 배출이 있는 화석 연료, 파란색은 CO2 배출이 있는 화석 연료, 녹색은 CO2 배출이 없는 재생 가능 에너지입니다. 사람들이 미래 수소 경제, 즉 탄소 제로 경제를 이야기할 때 흔히 그린 수소를 암시합니다.

수소(H2)는 공기 가스보다 가볍습니다. 표준 조건에서 1천 입방피트(MCF)의 수소 무게는 2.41kg 또는 5.3lbs입니다. 이는 천연가스(즉, 메탄, CH4) 중량의 약 15%에 해당합니다.

가스의 에너지 함량은 입방피트당 BTU로 측정됩니다. 수소는 메탄의 에너지 함량의 약 30%를 차지합니다. 즉, 천연가스 1CF와 동일한 에너지를 전달하려면 약 3.3CF의 수소가 필요합니다.

전기분해로 수소를 생산하려면 전기분해 공정이 100% 효율적일 경우 수소 1kg을 생산하는 데 39.4kWh의 입력 전력이 필요합니다.

수소 비용은 $/kg 또는 $/MMBtu로 표시될 수 있습니다. $1/kg의 가격은 약 $8/MMBtu에 해당합니다. 천연가스의 가격은 일반적으로 $/MMBtu(예: Henry Hub)로 책정됩니다.

수소를 태워 전력을 생산할 때 CO2가 발생하지 않습니다.

연료 흐름에 수소와 천연가스를 혼합하여 CO2 생산량을 줄이는 것이 가능하지만, 에너지 함량의 차이로 인해 CO2를 50% 감소하려면 부피 기준으로 약 75%의 H2가 필요합니다.

수소에는 메탄에는 없는 취급 및 안전 문제가 있습니다. 수소는 금속을 부서지게 하고 플라스틱 및 고무 씰을 손상시킬 수 있습니다.