A yw Elon Musk yn Gywir Neu'n Anghywir i Ddiystyru Defnydd Hydrogen ar gyfer Storio Ynni Carbon Isel?

Y cyd-destun yw trawsnewid o ynni ffosil i ynni adnewyddadwy. Un agwedd allweddol ar hyn yw cludiant trwy gerbydau gasoline neu ddisel a'i drawsnewidiad i foduron trydan sy'n cael eu gyrru gan fatris neu hydrogen. Dylai'r diwydiant tanwydd ffosil fod yn bryderus am effeithlonrwydd a chost trafnidiaeth gynaliadwy, oherwydd bydd hynny'n pennu cyflymder y trawsnewid a fydd yn debygol o effeithio ar ddirywiad cynhyrchu olew ac efallai y diwydiant olew a nwy ei hun.

Mae Elon Musk yn gwybod batris. Mae'n eu hadeiladu: i yrru ceir a thryciau, ar un bwc, i behemothau ar raddfa grid sy'n storio ac yn sefydlogi pŵer trydanol ar gyfer cannoedd o gartrefi a mentrau masnachol, yn y pen bwcio arall.

Yr wythnos diwethaf, Mai 12, 2022, Dywedodd Fwsg hydrogen “yw’r peth mwyaf dwl y gallwn o bosibl ei ddychmygu ar gyfer storio ynni.” Nid dyma'r tro cyntaf, gan fod Musk wedi gwneud sylwadau negyddol tebyg yn y blynyddoedd diwethaf. Ychydig flynyddoedd yn ôl, dywedodd Musk wrth gohebwyr fod celloedd tanwydd hydrogen yn “hynod o wirion.”

Roedd y sylw mu storio hydrogen yn ddatganiad ysgubol. A oedd Musk yn cyfeirio at storio trydan ar raddfa grid? Neu i storio mewn cerbydau trydan - EVs fel ceir, tryciau a bysiau? Neu'r ddau?

Gadewch i ni edrych yn ddyfnach ar gymwysiadau ynni hydrogen a'i rôl wrth storio trydan yn hytrach na batris.

Storio hydrogen ar raddfa grid.

Ar yr olwg gyntaf, mae'n ymddangos bod Musk yn sôn am storio trydan ar raddfa grid, oherwydd soniodd am danciau enfawr o danwydd hydrogen hylifol neu nwyol y byddai eu hangen ar gyfer storio hydrogen. Adroddiad arall yn cefnogi hyn.

Ond peidiwch ag anghofio y batris mawr y Tesla
TSLA
mae adeiladau ar raddfa grid yn enfawr hefyd. Ar y pryd, yr batri mawr mwyaf yn y byd ei adeiladu gan Tesla yn 2017, yn Hornsdale, Awstralia i storio 100 Mega Watts (MW) o drydan. Yn 2020 cafodd ei uwchraddio i 150 MW.

Mae'r batri yn storio ac yn sefydlogi pŵer o ffermydd gwynt sy'n gwneud trydan yn Ne Awstralia bron yn ddi-garbon. Gall y batri bweru 8,000 o dai am 24 awr neu fwy na 30,000 o dai am awr.

Ond efallai bod Musk wedi bod yn siarad am hydrogen fel ffynhonnell pŵer mewn ceir a thryciau…

Ynni hydrogen ar gyfer cerbydau trydan a thryciau.

Y ffynhonnell pŵer fwyaf cyffredin o bell ffordd ar gyfer cerbydau trydan yw trydan sy'n cael ei storio mewn batris.

Ond gall trydan ddod o gell danwydd gemegol lle mae hydrogen yn adweithio ag ocsigen mewn cell tebyg i batri i gynhyrchu trydan a dŵr. Mae llawer o wahanol fathau o gelloedd tanwydd yn bodoli. Ond mae hydrogen yn fflamadwy a gall achosi tanau neu ffrwydradau. Gall cell danwydd fod yn beryglus, yn enwedig os bydd EV yn cael damwain.

Mae gan gelloedd tanwydd hydrogen rai manteision: (1) llawer mwy o ddwysedd storio ynni na batris lithiwm-ion, (2) amrediad gyrru mwy, (3) yn ysgafnach ac yn meddiannu llai o le, a (4) amser ailwefru llawer byrrach.

Mewn sylw trydar dryslyd, ar Ebrill 1 eleni, Cyhoeddodd Musk y byddai'n cyflwyno ceir Tesla sy'n defnyddio celloedd tanwydd hydrogen. Ymddengys mai jôc glyfar Ffwl Ebrill yw hon.

Manteision ac anfanteision hanfodol batris EV yn erbyn celloedd tanwydd hydrogen wedi eu dogfennu. Dyma grynodeb:

“Gall batri car modern storio 250 wat-awr o ynni am bob cilogram o ïon lithiwm. Yn y cyfamser, mae cilogram o hydrogen yn cynnwys 33,200 o'r oriau wat hynny fesul cilo. Na, nid camgymeriad yw hynny. Ydy, mae hydrogen fwy na 100 gwaith mor ddwys o ran ynni â batri li-ion.”

“Mae cerbydau trydan batri yn hynod o effeithlon. Yn dibynnu ar y model, gallant frolio effeithlonrwydd ffynnon-i-olwyn o tua 70 i 80 y cant. Mewn cymhariaeth, mae cerbyd trydan sy'n cael ei bweru gan gelloedd tanwydd hydrogen (FCEV) yn gadarnhaol iawn, gydag effeithlonrwydd cyffredinol o ryw 30 i 35 y cant ... Erys y ffaith na fydd trosi trydan i hydrogen yn unig i'w drawsnewid yn ôl byth yn mynd i fod. mor effeithlon â bwydo batri yn uniongyrchol.”

Yn ôl yr adroddiad hwn, yr amser ail-lenwi byrrach yw'r hyn sy'n arbed celloedd tanwydd hydrogen. Mae angen tua 6 awr ar orsafoedd gwefru presennol i ail-lenwi lled-ôl-gerbyd batri ystod 500 milltir o hyd. Ond mae gan Toyota a Kenworth lled-trelars hydrogen eisoes y gellir eu hail-lenwi â thanwydd mewn 15 munud. Mae hwn yn newidiwr gêm ar gyfer lori di-garbon pellter hir.

Tryciau hydrogen gan Hyzon.

Er mai batris lithiwm-ion yw'r farchnad fasnachol ar gyfer cerbydau trydan teithwyr ac ysgafn eraill, mae pŵer hydrogen yn cael ei brofi ar gyfer cludiant pellter hir gyda system gyrru pwysau ysgafnach.

Hyzon Motors yn gwmni yn Rochester, Efrog Newydd, bod yn datblygu celloedd tanwydd ac yn adeiladu tryciau. Ar ôl ymchwilio am 20 mlynedd, mae Hyzon wedi creu pentyrrau celloedd tanwydd sydd â'r pŵer uchaf yn y byd, sy'n ysgafnach o ran pwysau o tua hanner, ac yn rhatach fesul hanner.

Disgwyliwyd y byddai tryciau peilot ar y ffordd erbyn eleni, 2022. Ar gyfer y tryc lleiaf, gellir storio 5 silindr hydrogen ar un rac. Mae ail fersiwn wedi'i gynllunio i ddal 10 silindr hydrogen ar gyfer teithiau hirach.

Anghenion eraill am danwydd hydrogen.

Yn y newid oddi wrth ynni ffosil tuag at ynni adnewyddadwy, mae yna sectorau anodd eu lleihau, fel y'u gelwir, na ellir eu trydaneiddio'n hawdd i ddefnyddio trydan gwyrdd.

Yn ogystal â tryciau pellter hir, mae awyrennau a llongau yn achosion lle byddai batris yn rhy fawr neu'n rhy drwm i'w cario. Mae hydrogen yn cynnwys tua thair gwaith yr egni fesul cilogram o ddisel neu gasoline.

Mae ffwrneisi glo diwydiannol yn rhy boeth neu'n rhy ddrud i gael eu gwresogi gan drydan gwyrdd. Yn lle glo, olew, neu nwy naturiol, gall hydrogen weithio fel tanwydd i ddarparu'r gwres aruthrol sydd ei angen mewn ffwrneisi chwyth i greu dur gwyrdd. Mae gwneuthurwr dur o Sweden SSAB AB yn ymuno â Volvo Cars i ddatblygu dur di-ffosil. Volvo fydd y cwmni ceir cyntaf i brofi a defnyddio dur gwyrdd mewn car cysyniad. Bwriedir dechrau cynhyrchu dur gwyrdd yn fasnachol yn 2026.

hydrogen gwyrdd yn erbyn glas.

Mae hydrogen gwyrdd yn cael ei wneud trwy electrolysis dŵr ond mae hyn yn aneffeithlon. Yn ôl Musk, mae faint o ynni sydd ei angen - trydan a ddylai fod yn wyrdd yn ddelfrydol ynghyd ag egni i gywasgu a hylifo'r hydrogen - yn syfrdanol.

Mae hydrogen glas yn ffurf amgen a wneir o nwy methan. Mae 99% o'r hydrogen a gynhyrchir heddiw yn hydrogen glas oherwydd ei fod yn rhatach o lawer na hydrogen gwyrdd. Ond mae'n rhagosodiad ffug pan gaiff ei gynnig fel datrysiad di-garbon i storio tanwydd neu ynni.

Defnyddir nwy methan fel porthiant yn y broses o wneud hydrogen glas. Daw methan o ddrilio a ffracio ffynhonnau nwy neu olew, lle gall fflamio nwy a methan yn gollwng mewn ffynhonnau a phiblinellau ychwanegu'n sylweddol at gynhesu byd-eang. Felly, defnyddir un egni ffosil carbonedig i gynhyrchu hydrogen di-garbon o ynni.

Ond nid yw'n hollol ddi-garbon gan fod dadelfeniad cemegol methan yn arwain at hydrogen a deugynnyrch, CO2, sydd ynddo'i hun yn brif nwy tŷ gwydr (GHG) y mae'n rhaid ei waredu.

Rhwng y ddau negatif hyn mae tanwydd di-garbon sy'n llosgi i gynhyrchu dŵr yn unig. Un ffordd y gellid gwella'r broses yw trwy gael y porthiant methan o ffynonellau bio-nwy megis safleoedd tirlenwi neu dail gwartheg, er enghraifft.

Mae hydrogen yn gludadwy.

Yr Asiantaeth Ynni Ryngwladol (IEA) pwyntio at fantais arall o storio hydrogen. Mae'n gryno fel hylif a gellir ei gludo'n ofalus dros bellteroedd hir. Er enghraifft, gallai gwledydd fel Awstralia sydd â ffynonellau gwych o ynni adnewyddadwy solar a gwynt gynhyrchu hydrogen trwy electrolysis a'i gludo mewn tancer i ddinasoedd â newyn ynni yn Ne-ddwyrain Asia.

Cynhyrchu hydrogen yn New Mexico

Mae BayoTech yn gwmni sy'n mewn gwirionedd yn cynhyrchu tanwydd hydrogen yn New Mexico. Mae'r BayoGas Hub yn honni bod generadur llai a mwy effeithlon yn gwneud hydrogen yn rhatach a chydag ôl troed carbon is na gweithfeydd canolog mawr sy'n dosbarthu hydrogen i wneuthurwyr cemegol a phurfeydd.

Gall porthiant fod yn nwy naturiol glân neu ffynonellau bio-nwy adnewyddadwy eraill a all wneud hydrogen sy'n garbon-negyddol.

Mae tri hwb hydrogen yn cael eu defnyddio yn yr Unol Daleithiau yn 2022, gyda chynlluniau i ehangu’r rhwydwaith i’r DU ac yn fyd-eang. Mae pob un o'r canolbwyntiau hydrogen yn rhwydwaith BayoTech yn cynhyrchu 1-5 tunnell o hydrogen bob dydd. Mae hydrogen yn cael ei ddosbarthu'n lleol mewn trelars cludo pwysedd uchel sy'n cario silindrau nwy.

Ar gyfer eu cynlluniau cludo torfol, mae gan ddinas Champaign-Urbana yn Illinois fflyd gynyddol o fysiau trydan celloedd tanwydd hybrid a hydrogen. Defnyddiodd y ddinas ddau fws celloedd tanwydd hydrogen yn 2021.

Cyn i'r generadur hydrogen ar y safle gael ei gwblhau. Galwyd BayoTech i mewn i ddarparu hydrogen cludadwy mewn tryciau cludo pwysedd uchel, a oedd yn gwefru'r celloedd tanwydd fel y gallai gweithwyr brofi'r bysiau.

Yn ôl BayoTech, mae bysiau celloedd tanwydd hydrogen yn perfformio cystal â bysiau disel confensiynol ond heb allyriadau nwyon tŷ gwydr o bibellau cynffon. Ymhlith y manteision dros foduron trydan sy'n cael eu gyrru gan fatri mae ystod o 300 milltir, amser ail-lenwi o ddim ond 10 munud, a gorsafoedd tanwydd a all ddal hyd at 100 o fysiau.

Mae'n nodedig bod darn mawr o arian - $ 8 biliwn - wedi'i glustnodi yn Neddf Seilwaith 2021 i sefydlu gwasanaeth glanhau. canolbwyntiau hydrogen, lleiafswm o bedwar ohonyn nhw, ar draws UDA.

Gweledigaeth hydrogen BP yn Teesside, y DU.

Yn 2020, fe wnaeth bp ailddyfeisio ei hun fel cwmni integredig fel y crynhoir yn ei Energy Outlook 2020.

Eu menter adnewyddadwy ddiweddaraf yw hydrogen Teesside, gan gyfeirio at ganolbwynt diwydiannol ar arfordir gogledd-ddwyrain Lloegr.

Mae adroddiadau gweledigaeth ar gyfer Glannau Tees i ddod yn ganolbwynt hydrogen mawr ar gyfer trafnidiaeth mewn awyrennau, llongau, a lorïau trwm - pob sector lle mae'n anodd defnyddio pŵer batri. Ond byddai'r cysyniad hefyd yn cynnwys pŵer ar gyfer diwydiannau anodd eu lleihau megis sment a gwneud dur.

Y cynllun gwreiddiol, o'r enw H2Teesside, oedd i gynhyrchu hydrogen glas trwy ddadelfennu methan, CH4, tra byddai deilgynnyrch CO2 yn cael ei ddal a'i gladdu o dan y cefnfor gan broses o'r enw CCS.

Byddai'r ychwanegiad HyGreen diweddar yn electrolysio dŵr i mewn hydrogen gwyrdd ac ocsigen. Mae hyn yn ddrytach oherwydd cost electrolysis a thrydan glân os defnyddir hwnnw.

Mae gan Bp arwyddo dealltwriaeth gyda Dai
DAI
Tryc mler i gychwyn y seilwaith sydd ei angen ar gyfer tryciau hydrogen celloedd tanwydd yn y DU.

Mae prosiectau Teesside o bp yn cyd-fynd â nodau llywodraeth y DU. Gyda’i gilydd, gallai HyGreen a H2Teesside gynhyrchu 1.5 GW o gynhyrchu hydrogen a chyflawni 30% o darged y llywodraeth o 5 GW erbyn 2030.

Siopau tecawê.

Mae dau negatif mawr sy'n amharu ar fuddion hydrogen glas ac yn ei adael ag ôl troed carbon sylweddol. Mae hydrogen gwyrdd yn rhy ddrud ar hyn o bryd.

Yn ôl Ynni Rystad, bydd diwydiant tanwydd hydrogen fforddiadwy a gwyrddach, sydd bellach yn ddrud, yn rhy ychydig yn rhy hwyr. Erbyn 2050, dim ond 7% o ynni byd-eang fydd yn hydrogen i wasanaethu diwydiant arbenigol ar gyfer tanwydd ffatrïoedd hedfan, llongau, a metelau a chemegau.

Er gwaethaf rhagamcanion cyfyngedig Rystad ar gyfer dyfodol hydrogen, a chondemniad Elon Musk o hydrogen fel storfa ar gyfer ynni, mae'n ymddangos y bydd hydrogen yn chwarae rhan weithredol wrth storio ynni.

Mae prosiectau hydrogen ar raddfa fach a mawr yn y camau cynllunio, neu eisoes yn gweithredu, a bydd arloesi pellach yn cadarnhau gwerth hydrogen fel elfen arbenigol o ddyfodol carbon isel.