Dari Kereta Jerman Ke Bus Korea Selatan, Bahan Bakar Hidrogen Kembali Dalam Gambar Energi

Dari Kereta Jerman Ke Bus Korea Selatan, Bahan Bakar Hidrogen Kembali Dalam Gambar Energi

Ketika harga tetes energi terbarukan dan teknologi penyimpanan dewasa, bahan bakar hidrogen menarik perhatian baru.

Jorgo Chatzimarkis sedang mengisi bahan bakar mobil sel bahan bakar hidrogennya di salah satu mobil 50-plus stasiun pengisian bahan bakar tersebar di seluruh Jerman ketika seorang pengemudi Tesla, yang sedang mengisi ulang mobilnya sendiri, mendekat.

Pria itu bersemangat melihat mobil bertenaga hidrogen beraksi, dan penuh dengan pertanyaan. Chatzimarkakis, yang adalah sekretaris jenderal Eropa Hidrogen, dengan senang hati menjawabnya, dan keduanya berbicara selama beberapa menit.

Namun pada saat itu, mobil hidrogen sepenuhnya diisi bahan bakar, sementara pengemudi Tesla masih menunggu lama sementara baterai diisi ulang.

"Ini kenyataan," kata Chatzimarkakis. "Saat ini stasiun pengisian bahan bakar sudah siap, mobil sudah siap, saya bisa merencanakan perjalanan saya dari Swiss ke Denmark dan ke Norwegia tanpa masalah."

Visi dunia yang berbahan bakar hidrogen lebih dekat Wile E. Coyote. Di 1923, ahli genetika Inggris, JBS Haldane, membayangkan a jaringan kincir angin penghasil hidrogen menggerakkan Inggris, tetapi tidak ada yang terjadi. Dalam 1970, ahli kimia asal Afrika Selatan John Bockris pertama kali menggunakan istilah "ekonomi hidrogen" dalam sebuah pidato, dan kemudian diterbitkan sebuah buku yang menjelaskan bagaimana dunia bertenaga surya-hidrogen akan terlihat. Tetapi sekali lagi, tidak ada yang berubah. Dalam 2002, ahli teori ekonomi dan sosial Amerika, Jeremy Rifkin berpendapat bahwa hidrogen dapat mengambil alih dari minyak dan bahwa masa depan energi ada di sel bahan bakar bertenaga hidrogen.

Tetapi industri itu belum siap, kata Chatzimarkaki. "Itu benar-benar sangat valid, apa yang dikatakan Jeremy Rifkin, tetapi politisi dan jurnalis, mereka selalu ingin melihat buktinya," katanya. "Dan pada saat itu itu sangat jauh dari kenyataan karena penelitiannya belum cukup maju."

Hidrogen Hadir dari Zaman

Mungkin, akhirnya, momen hidrogen telah tiba.

Jepang berencana untuk menggunakan 2020 Tokyo Olympic Games untuk memamerkan visi untuk masyarakat hidrogen dan telah menginvestasikan US $ 348 juta dalam membangun stasiun pengisian bahan bakar hidrogen dan infrastruktur lainnya. Jerman telah meluncurkan yang pertama di dunia kereta bertenaga hidrogen untuk melengkapi jumlah yang semakin banyak stasiun pengisian bahan bakar hidrogen melintasi negara. Swiss adalah membeli truk bertenaga hidrogen 1,000, Norwegia telah stasiun pengisian bahan bakar hidrogen sejak 2006, dan Korea Selatan berinvestasi US $ 2.33 miliar selama lima tahun ke depan untuk membuat stasiun pengisian bahan bakar hidrogen, pabrik kendaraan sel bahan bakar, bus sel bahan bakar dan sistem penyimpanan hidrogen. Dan Australia telah melihat keduanya lembaga ilmu pengetahuan nasional CSIRO serta ilmuwan kepala Alan Finkel secara terpisah melaporkan visi mereka untuk negara dan industri ekspor bertenaga hidrogen.

Coradia iLint mulai menyediakan angkutan massal berbahan bakar hidrogen di Jerman di 2018. (Bahan bakar hidrogen kembali dalam gambar energi)
Coradia iLint mulai menyediakan angkutan massal berbahan bakar hidrogen di Jerman di 2018.
Foto milik Alstom | R Frampe

Di jantung ekonomi hidrogen adalah penggunaan listrik dari sumber terbarukan seperti matahari, angin dan tenaga air untuk memecah air menjadi oksigen dan hidrogen - sebuah proses yang disebut elektrolisa. Bahwa "hidrogen hijau" kemudian dapat digunakan dalam sel bahan bakar untuk menghasilkan listrik, dan sel bahan bakar dapat digunakan secara individual untuk menggerakkan kendaraan atau di tumpukan untuk mendukung atau bahkan daya grid. Yang terbaik dari semuanya, knalpot yang dihasilkan oleh sel bahan bakar hidrogen adalah air, yang suatu hari mungkin dapat ditangkap kembali dan didaur ulang untuk elektrolisis lagi.

Ekonomi dan Iklim

Jadi apa yang telah berubah untuk akhirnya membawa hidrogen ke garis depan rencana energi global? Jenny Hayward, ilmuwan peneliti senior di CSIRO dan rekan penulisnya Roadmap Hidrogen Nasional 2018, mengatakan ekonomi yang lebih menguntungkan telah memainkan peran penting.

"Anda mendapat biaya produksi yang turun, tetapi juga Anda mendapat biaya yang turun," kata Hayward. Tidak hanya harga listrik dari fotovoltaik surya dan angin secara dramatis menurun, tetapi teknologi elektroliser juga menjadi jauh lebih murah, lebih besar dan lebih efisien. Pada saat yang sama, sel bahan bakar hidrogen juga meningkat baik dalam efisiensi dan biaya, katanya.

Klik untuk melihat infografis Departemen Energi AS tentang bahan bakar hidrogen. (Bahan bakar hidrogen kembali dalam infografik gambar energi)
Klik untuk melihat infografis Departemen Energi AS tentang bahan bakar hidrogen.

Pendorong utama lainnya adalah meningkatnya urgensi untuk pengurangan emisi gas rumah kaca yang besar, kata John Andrews, seorang ahli energi dan profesor yang berkelanjutan di RMIT University di Melbourne, Australia.

"Sangat penting untuk menjaga introduksi terkait dengan menjadi bagian dari solusi mengatasi perubahan iklim," kata Andrews. “Ini bukan hanya masalah mendapatkan bahan bakar alternatif; ini adalah masalah mendapatkan sistem bahan bakar dan energi nol-emisi. ”

Memajukan adaptasi hidrogen sebagai bahan bakar belum mudah. Meskipun pencarian abad ke abad untuk ekonomi hidrogen, ada beberapa tantangan teknologi yang signifikan untuk diatasi untuk sampai ke titik ini - dan itu masih awal.

Memecahkan Masalah Penyimpanan

Masalah utama dalam menggunakan hidrogen untuk transportasi telah penyimpanan. Baru-baru ini menjadi mungkin untuk mengompresi hidrogen ke dalam wadah yang cukup kecil dan cukup ringan untuk muat di bagian belakang kendaraan penumpang, sementara masih mengandung cukup energi untuk bahan bakar mobil itu untuk setidaknya 300 mil.

"Itu selalu berpikir akan sangat sulit untuk mendapatkan penyimpanan hidrogen yang bisa mengalahkan target Departemen Energi AS untuk digunakan dengan mobil sel bahan bakar hidrogen," kata Andrews. Lalu datanglah pengembangan a tangki hidrogen bertekanan tinggi terbuat dari komposit canggih, yang mampu memenuhi dan bahkan melebihi persyaratan.

Penyimpanan bahan bakar telah menjadi tantangan besar bagi transportasi berbahan bakar hidrogen. (Bahan bakar hidrogen kembali dalam gambar energi)
Penyimpanan bahan bakar telah menjadi tantangan besar bagi transportasi berbahan bakar hidrogen. Perbaikan baru-baru ini telah memperluas jangkauan kendaraan penumpang hingga lebih dari 300 per pengisian.
Foto © iStockphoto.com/Tramino

"Saya pikir itu membuat orang duduk dan mengatakan ya, adalah mungkin untuk memiliki bentuk penyimpanan yang dapat digunakan untuk membawa hidrogen di atas kendaraan dan memberikan kisaran yang sebanding dengan mobil konvensional dan memiliki waktu isi ulang - ini adalah hal yang penting." keuntungan hidrogen - hanya beberapa menit, "katanya.

Kendaraan sel bahan bakar hidrogen sekarang cocok atau bahkan melebihi kisaran kendaraan bensin atau diesel konvensional; Toyota mengklaim bahwa Mirai mendapat sekitar mil 312 dari tangki hidrogen. Ini menjadikan mereka prospek yang jauh lebih menarik untuk perjalanan jarak jauh daripada kendaraan bertenaga baterai listrik.

Ini juga membuat mereka pilihan yang layak untuk lebih banyak kendaraan yang bekerja keras, kata Lisa Ruf, koordinator Hidrogen Mobilitas Eropa dan konsultan utama di Element Energy di Inggris.

"Dalam operasi untuk truk, untuk taksi, untuk layanan tanggap darurat, Anda harus memiliki kisaran dan waktu pengisian bahan bakar yang mirip dengan kendaraan konvensional," katanya, mengutip kasus dari Polisi Metropolitan London, yang tahun ini mengakuisisi mobil sel bahan bakar hidrogen 11.

Memberi Makan Grid

Hidrogen juga sedang dieksplorasi sebagai cara untuk membantu menjaga stabilitas jaringan energi terbarukan, menurut Morry Markowitz, presiden dari Fuel Cell dan Asosiasi Energi Hidrogen di AS

"Karena matahari tidak bersinar sepanjang waktu dan angin tidak bertiup, energi terbarukan memiliki masalah intermiten, sehingga Anda harus dapat menemukan cara untuk secara efektif menyimpan elektron yang dibuat," katanya. Kelebihan listrik dapat digunakan untuk daya elektrolisis dan menghasilkan hidrogen yang dapat digunakan dalam kendaraan sel bahan bakar atau sel bahan bakar stasioner, atau disimpan untuk transportasi.

Skenario ini sangat menarik untuk daerah terpencil, seperti kota pedalaman di Australia yang bergantung pada generator bertenaga diesel. Menggerakkan kota-kota menggunakan kombinasi energi terbarukan dan penyimpanan hidrogen dapat segera menjadi hemat biaya, terutama ketika harga solar naik, kata Hayward.

Perusahaan-perusahaan gas juga mengamati hidrogen sebagai alternatif potensial untuk gas alam, yang dapat memanfaatkan infrastruktur yang ada. ”Itu akan fantastis; maka mereka tidak bergantung pada truk yang datang dengan diesel, mereka hanya membutuhkan energi terbarukan mereka, ”katanya. "Mereka bisa memiliki sistem di mana mereka punya sel bahan bakar dan mereka memulihkan air, jadi itu adalah sistem yang mandiri."

Perusahaan gas juga mengincar hidrogen sebagai alternatif potensial untuk gas alam, yang dapat memanfaatkan infrastruktur yang ada.

"Khususnya jika kita akan pergi ke target pengurangan emisi tinggi, mereka akan memiliki semua infrastruktur gas yang duduk di sana tidak digunakan," kata Hayward. "Yang menarik adalah di jaringan distribusi gas, jika terbuat dari pipa PVC, Anda dapat memiliki hidrogen 100 persen, meskipun peralatan dan meter harus diubah."

Efek Hindenburg

Tidak mungkin untuk berbicara tentang hidrogen tanpa menangani balon udara di ruangan, apa yang Markowitz sebut sebagai "efek Hindenburg." The spektakuler hidrogen-bahan bakar neraka yang merupakan bencana pesawat Hindenburg di New Jersey di 1937 masih menghantui industri hidrogen, dan masalah mudah terbakar hidrogen dan masalah keamanan yang tak terelakkan terangkat dalam diskusi tentang ekonomi hidrogen.

Tapi Markowitz mengatakan bahwa teknologi hidrogen saat ini jauh lebih maju dari teknologi hidrogen pada zaman itu.

"Material canggih seperti tangki serat karbon, sensor, komputer dan hal-hal lain telah meningkat secara dramatis ... keselamatan untuk hidrogen seharusnya tidak menjadi masalah," katanya. "Di sektor transportasi dan area lainnya, kendaraan hidrogen memenuhi atau melebihi apa pun yang ada di jalan hari ini."

Ada juga kekhawatiran bahwa peningkatan penyerapan hidrogen dapat berdampak pada lapisan ozon. SEBUAH 2003 studi menyarankan bahwa jika semua pembangkit energi bahan bakar fosil diganti dengan hidrogen, kebocoran gas ke atmosfer dapat bereaksi dengan oksigen untuk membentuk uap air yang dapat mengganggu lapisan ozon dengan jumlah yang signifikan.

Kritik lain yang sering dibuat tentang hidrogen adalah bahwa jumlah yang signifikan masih ada diproduksi menggunakan bahan bakar fosil. Di Amerika Serikat, sebagian besar hidrogen dihasilkan melalui proses yang disebut reformasi gas alam, di mana gas alam direaksikan dengan uap suhu tinggi untuk menghasilkan hidrogen, karbon monoksida dan sedikit karbon dioksida. Itu juga bisa dibuat oleh gasifikasi batubara coklat, yang juga menghasilkan CO2 produksi.

“Jika Anda mengikuti salah satu dari rute tersebut untuk mendapatkan hidrogen, ada beberapa emisi karbon dioksida yang berasal dari rute tersebut, sehingga satu-satunya cara Anda dapat membuat nol emisi adalah dengan memasangkannya dengan penangkapan dan penyimpanan karbon,” kata Andrews. "Dan itu masih merupakan pertanyaan besar, apakah itu bisa berlangsung, apakah itu akan aman dan kita dapat menyimpan karbon dioksida itu selama ribuan tahun di bawah tanah dan apakah itu bisa menjadi ekonomi."

Pendekatan terukur

Ada rasa urgensi untuk diskusi tentang hidrogen, yang mencerminkan pengakuan luas bahwa ada kebutuhan untuk menghilangkan karbon transportasi, kata Ruf. Dia berpendapat bahwa sementara ada berbagai solusi di atas meja, hidrogen mampu mengatasi masalah yang teknologi lain tidak dapat melakukannya dengan mudah atau biaya-efektif.

Tapi sementara ada banyak kegembiraan tentang potensi hidrogen, Ruf juga memberi nasihat untuk pendekatan terukur.

“Masalah yang saya kira sebagai sektor untuk mendukung teknologi sel bahan bakar hidrogen adalah kita harus waspada terhadap hype dan kita harus dapat mengelola ekspektasi,” katanya. “Ini adalah sesuatu yang membutuhkan waktu dan investasi. Itu tidak akan terjadi dalam semalam, tetapi dalam jangka panjang itu adalah solusi yang sangat bagus. ” Lihat homepage Ensia

Artikel ini awalnya muncul di Ensia

Tentang Penulis

Bianca Nogrady adalah jurnalis ilmu lepas yang belum pernah bertemu dengan penelitian yang menurutnya tidak menarik. Dia menulis untuk berbagai outlet, termasuk Alam, The Guardian, Australian Geographic, BBC Future dan Australian Broadcasting Corporation. twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Catatan editor: Penulis telah melakukan penulisan kontrak untuk CSIRO di masa lalu, meskipun tidak terkait dengan bahan bakar hidrogen.

Buku oleh Penulis ini

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = Bianca Nogrady; maxresult = 3}

enafarzh-CNzh-TWtlfrdehiiditjamsptrues

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}