Hur Biomassa kan Möjliggöra en Väteekonomi med Väte som Bränsle

gas 1749026 1280
  • Väte som bränsle erbjuder ett kolfritt alternativ för svårbekämpade sektorer som tunga vägtransporter, hushållsuppvärmning och industrier som stål och cement.
  • Det finns flera metoder för att framställa väte, den vanligaste är ångmetanreformering, som kan vara en kolintensiv process.
  • Biomassförgasning med CCS är en form av bioenergi med kolavskiljning och lagring ( BECCS) som kan producera väte och negativa utsläpp – avlägsna CO2 permanent från atmosfären.
  • Utvecklingen av både BECCS- och vätgasteknologier kommer att avgöra hur inbyggt sammankopplade de två är i en nettonoll framtida.

Att nå nettonoll innebär mer än bara en övergång till förnybar elproduktion med låga koldioxidutsläpp. Hela världsekonomin måste omvandla var dess energi kommer ifrån till källor med låga utsläpp, framförallt de ledande ekonomierna.

Detta inkluderar ”svåra att avvärja” industrier som stål, cement och tunga lastbilar, såväl som områden som hushållsuppvärmning.

En lösning är väte. Det ultralätta elementet kan användas som ett bränsle. Vid förbränning producerar den endast värme, vattenånga och dikväveoxid. Eftersom väte är ett kolfritt bränsle, har en så kallad ”väteekonomi” potential att minska koldioxidutsläpp i sektorer som är svåra att minska.

Även om väte är ett koldioxidfritt bränsle kan dess produktionsmetoder vara kolintensiva. För att en väteekonomi ska fungera på ett nettonoll koldioxidneutralt sätt behöver det produceras i stor skala. Och biomassa, energi från organiskt material – med eller utan kolavskiljning och lagring (i fallet BECCS) – kan ha en nyckelroll att spela.

I januari 2022 lanserade den brittiska regeringen ett BECCS-innovationsprogram för väte på 5 miljoner pund. Det syftar till att utveckla teknologier som både kan producera väte för sektorer som är svåra att dekarbonaisera och ta bort CO2 från atmosfären. Initiativet belyser den sammankopplade roll som biomassa och väte kan ha för att stödja ett nettonoll Storbritannien.

Producera väte i skala

Väte är det lättaste och vanligast förekommande grundämnet i universum. Det finns dock sällan på egen hand. Det är vanligare att hitta tillsammans med syre i den välbekanta formen av H2O. På grund av dess tendens att bilda täta bindningar med andra element, måste rena strömmar av väte tillverkas snarare än att utvinnas från en brunn, som olja eller naturgas.

Så mycket som 70 miljoner ton väte produceras varje år runt om i världen, främst för att tillverka ammoniakgödsel och kemikalier som metanol, eller för att ta bort föroreningar under oljeraffinering. Av det vätet är 96 % tillverkat av fossila bränslen, främst naturgas, genom en process som kallas ångmetanreformering, varav väte och CO2 är produkter. Utan användning av teknik för avskiljning, användning och lagring av koldioxid (CCUS) släpps CO2 ut i atmosfären, där den verkar som växthusgas och bidrar till klimatförändringar.

En annan metod för att framställa väte är elektrolys. Denna process använder en elektrisk ström för att bryta ner vatten till väte- och syremolekyler. Precis som att ladda ett elfordon är den här metoden bara koldioxidsnål om elkällorna som driver det också är det.

För att elektrolys ska stödja väteproduktion i stor skala beror på ett nettonollnät som är byggt kring förnybara elkällor som vind, sol, vattenkraft och biomassa.

Men bioenergi med avskiljning och lagring av koldioxid (BECCS) erbjuder ett annat sätt att producera kolfritt förnybart väte, samtidigt som det tar bort utsläpp från atmosfären och lagrar det – permanent.

Producera väte och negativa utsläpp med biomassa

Biomassaförgasning är processen att utsätta biomassa (eller något organiskt material) för höga temperaturer men med en begränsad mängd syre tillsatt som förhindrar fullständig förbränning.

Processen bryter ner biomassan till en gasblandning känd som syngas, som kan användas som ett alternativ till metanbaserad naturgas vid uppvärmning och elproduktion eller används för att tillverka bränslen. Genom en vatten-gas shift-reaktion kan syngasen omvandlas till rena strömmar av CO2 och väte.

Vanligtvis kan vätet användas medan CO2 släpps. I en BECCS-process fångas dock CO2 och lagras säkert och permanent. Resultatet är negativa utsläpp.

Så här fungerar det: BECCS börjar med biomassa från hållbart skötta skogar.Trä som inte är lämpligt för användning som möbler eller konstruktion – eller flis och rester från dessa industrier – anses ofta vara avfall. I vissa fall bränns det helt enkelt för att kassera det. Detta lågvärdiga trä kan dock användas för energigenerering som biomassa.

När biomassa används i en process som förgasning, COsom absorberades av träd när de växte och sedan lagrades i träet frigörs, men i en BECCS-process kommer CO2 fångas upp och transporteras till platser där det kan lagras permanent.

Det övergripande processen avlägsnar CO2 från atmosfären samtidigt som den producerar väte. Negativa utsläppstekniker som BECCS anses väsentliga för Storbritannien och världen för att nå nettonoll och ta itu med klimatförändringarna.

Bygga en kollaborativ nettonollekonomi

Hur stor roll väte kommer att spela i framtiden är ännu osäkert. Klimatförändringskommitténs (CCC) rapport 2018 ’Väte i en koldioxidsnål ekonomi’ beskriver fyra scenarier. Dessa sträcker sig från att väteproduktion år 2050 kan ge mindre än 100 terawattimmar (TWh) energi per år till mer än 700 TWh.

På liknande sätt varierar hur viktig biomassa är för produktionen av väte mellan olika scenarier. CCC:s rapport anger mängden väte som produceras 2050 via BECCS mellan 50 TWh i vissa scenarier till nästan 300 TWh i andra. Detta intervall beror på faktorer som teknikberedskapsnivån för biomassaförgasning.

Det pågår fortfarande utvecklingar inom väte och BECCS, vilket kommer att avgöra hur anslutna var och en är till den andra och till ett netto noll. Detta inkluderar möjligheten att omvandla lastbilar och andra gassystem till vätgas, såväl som effektiviteten i system för avskiljning, transport och lagring av kol. Kostnaden för att producera väte och genomföra BECCS är också ännu inte fastställda.

Rätt regeringspolitik och incitament som uppmuntrar investeringar och skyddar jobb behövs för att framskrida den dubbla utvecklingen av BECCS och väte. Framgång inom båda områdena kan låsa upp en gemensam nettonollekonomi som ger en kolfri bränslekälla i väte och negativa utsläpp genom BECCS.

By World Bio Energy

Lämna ett svar

Relaterade

  • Vad är Elektricitet och hur Funkar det? Förklarat!

  • Vad är Bioenergi? Allt du Bör Veta!

  • Är Kärnkraft Förnybar eller Ikke Förnybar?

  • För- och nackdelar med vindenergi (vindkraft)