За последние несколько лет чистый водород вырвался на вершину повестки дня политики чистой энергии. В команде по политике и защите прав потребителей США мы много писали о том, что такое чистый водород , почему чистый водород важен для декарбонизации и с какими трудностями мы сталкиваемся при его масштабировании и развертывании . Теперь, когда Министерство финансов взвешивает, как внедрить новый налоговый кредит на производство чистого водорода, известный как «45V» из-за его части в налоговом кодексе, мы разбираем то, что стало здоровой дискуссией о том, как определить «чистый» — включая то, в чем 45V может помочь, а в чем нет.

В основе дебатов лежит вопрос о том, как адекватно выполнить две важные задачи, заложенные в дизайн этого кредита: сокращение выбросов и масштабирование технологии чистого водорода. В идеальном мире не было бы никаких компромиссов. Но поскольку электросеть все еще грязная, правило, позволяющее быстрее масштабировать производство «чистого» водорода путем электролиза, может временно полагаться на более загрязняющие источники энергии. Легкий выбор, не так ли? Не так уж и много, потому что более медленный рост может также означать, что чистому водороду потребуется больше времени, чтобы сыграть необходимую нам роль в декарбонизации таких трудно поддающихся сокращению секторов, как тяжелая промышленность, заставив их загрязнять окружающую среду дольше, чем нам бы хотелось. Это сложный вопрос, и мы аплодируем тем, кто пытается установить четкий маркер того, где на шкале мы должны быть, потому что в конечном итоге это тип дискурса, необходимый для принятия разумных политических решений.

Учитывая влияние, которое окажет возросший спрос на водород на выбросы электросетей, мы считаем, что проекты, подключенные к сети, должны продемонстрировать, что они не вызывают дополнительного загрязнения, закупая новую чистую энергию из того же региона и как можно ближе по времени к запуску электролизера, чтобы приблизиться к фактическим выбросам. Мы с оптимизмом относимся к возможности определить и поэтапно ввести эти защитные ограждения таким образом, чтобы одновременно гарантировать масштабирование действительно чистого водорода и дать рынку время для адаптации, чтобы инвесторы могли уверенно строить проекты.

Однако мы считаем, что, сосредоточившись только на этом вопросе, мы проигнорировали другие сложные и потенциально более важные проблемы в реализации всех преимуществ чистой водородной экономики. А именно, где используется водород и насколько чиста сеть. В этой статье мы попытаемся рассмотреть важность 45V в контексте и поговорить об этих отдельных, одинаково важных политических вопросах, которые заслуживают нашего внимания и которые не могут быть решены посредством руководства 45V.

Во-первых, вот для чего полезно напряжение 45 В:

  1. Помощь в сокращении выбросов от огромного запаса водорода, который мы производим и используем сегодня.
    Хотя чистый водород только зарождается, водородная экономика еще не зарождается. США уже производят 12 миллионов метрических тонн (ММТ) водорода каждый год, и почти весь он грязный — выбрасывая почти 10 кг CO2 на каждый кг H2, что более чем в два раза превышает базовое юридическое определение чистого водорода, установленное Конгрессом. Огромные отрасли промышленности используют этот существующий запас и производят такие важные продукты, как удобрения. Поэтому наша первая задача — очистить этот существующий запас, и быстро. К счастью, технологически нейтральный дизайн 45V стимулирует внедрение решений, которые могут значительно сократить выбросы на этих заводах, например, внедрение оборудования для улавливания углерода. Исторически предприятия со специальным производством водорода выбрасывали в среднем более 35 ММТ CO2 в год, причем еще больше выбросов происходит от производства водорода на месте на нефтеперерабатывающих и химических заводах. Налоговый кредит 45V делает улавливание подавляющего большинства этих выбросов экономичным. А поскольку программа 45V направлена ​​на снижение интенсивности выбросов углерода во всем процессе производства («от скважины до ворот»), а не только на этапе добычи, существующие производители также будут мотивированы сокращать выбросы в процессе добычи и переработки, что со временем поможет декарбонизировать всю систему.
  2. Снижение рисков и масштабирование новых способов производства чистого водорода путем снижения их зеленой премии.
    Конечно, мы должны сделать больше, чем просто очистить существующее предложение водорода. Если чистый водород должен выполнить свое обещание в качестве инструмента декарбонизации в новых секторах, таких как производство стали и чистого топлива, нам нужно будет увеличить существующее предложение в 12 MMT до 50–135 MMT к 2050 году (в зависимости от будущей доступности и стоимости других чистых энергетических ресурсов). Это означает, что нам нужно придумать новые, более чистые способы производства чистого водорода по цене, которая может быстро стать конкурентоспособной с существующим производством. Хорошей новостью является то, что на этом фронте достигается большой прогресс. Стартапы пилотируют способы производства водорода с использованием чистого электричества с помощью электролиза, путем разложения метана с помощью пиролиза и даже путем добычи его из природных месторождений в земной коре (известных как геологический или природный водород). Несмотря на свой невероятный потенциал, эти технологии не будут масштабироваться в одночасье. Во многих случаях базовая технология все еще очень дорога и выиграет от дальнейших инноваций, чтобы достичь оптимальной эффективности и снижения затрат. Например, как показано на рисунке 1, по сравнению с водородом, полученным из ископаемого топлива, электролитический водород составляет менее 0,01 процента от производства в США сегодня. Это в значительной степени связано с тем, что электролитический водород стоит в четыре-шесть раз дороже, чем водород на основе ископаемого топлива.

    Срочность снижения зеленой премии новых технологий является причиной того, почему 45V так важен для достижения целей декарбонизации. Это поможет немедленно снизить стоимость чистых альтернатив, что в свою очередь ускорит внедрение, тем самым стимулируя экономию масштаба и, таким образом, дальнейшее снижение затрат, продолжая добродетельный цикл, пока технологии не смогут масштабироваться на рынке и конкурировать с существующим водородом в новых секторах и новых областях применения.

Рисунок 1: Годовое производство ископаемого топлива и электролитического водорода в США. (Источник: Carbon Solutions)

Рисунок 1: Годовое производство ископаемого топлива и электролитического водорода в США. (Источник: Carbon Solutions )

Вот чего не решает 45 В:

  1. Обеспечение наиболее эффективного использования чистого водорода для достижения экономики с нулевым уровнем выбросов.
    Будущие поставки чистого, дешевого водорода будут мало что значить для климата, если он не будет использоваться в нужных местах, а 45V мало что делает для решения этой проблемы. Реальность такова, что доступный переход к чистому нулю требует, чтобы мы отдали приоритет использованию чистого водорода там, где он больше всего нужен. Это включает в себя секторы экономики и процессы, где других чистых альтернатив еще не существует (например, химикаты и топливо) или где электрификация слишком дорога или невозможна из-за характера требуемой плотности энергии (например, авиация). К сожалению, даже снижение зеленой премии за поставку водорода через 45V не гарантирует, что эти конечные пользователи будут использовать чистый водород. Отсутствие доступа к дешевому строительному капиталу, ограниченная готовность покупателей подписывать долгосрочные соглашения о закупках, а также дорогое и неопределенное сырье — вот некоторые из причин, по которым этим новым приложениям по-прежнему нужна значительная поддержка для запуска. Нам понадобится дополнительная дополнительная поддержка со стороны спроса и лидерство частного сектора для решения этих задач. В противном случае мы рискуем использовать этот мощный инструмент неоптимальным, неэффективным или даже откровенно вредным образом.
  2. Обеспечение необходимых технологий для поддержки масштабируемой чистой водородной экономики.
    По мере того, как мы масштабируем новые способы производства чистого водорода, мы должны учитывать природные ресурсы и энергозатраты, необходимые для этих процессов, и стремиться ограничивать выбросы парниковых газов, связанные с их использованием. Например, производство водорода путем расщепления воды с помощью электролиза теоретически может производить водород с нулевым выбросом углерода. Однако источник энергии, питающий электролизер, может добавлять большие выбросы в этот процесс. Электросеть США довольно загрязняет окружающую среду, а это означает, что подключенный к сети электролизер, производящий водород сегодня, вероятно, вырабатывает водород с профилем выбросов, который в два раза превышает профиль водорода, полученного из ископаемого топлива. Вот почему крайне важно, чтобы правила 45V предусматривали четкие ограничения относительно того, как должны рассчитываться выбросы от всего процесса производства водорода. Однако даже внедрение этих ограничений в структуру 45V не решит наши проблемы с водородом, связанные с сетью. Если мы попытаемся построить электролизеры и соответствующие мощности чистой энергии поверх сети, которая уже регулярно перегружена и сокращает чистую энергию, мы рискуем довести всю систему до точки разрыва. Поэтому водород, подключенный к сети, также потребует соответствующего строительства линий электропередачи и межрегиональных передающих мощностей, чтобы гарантировать его истинную чистоту. Оба эти варианта потребуют гораздо большей поддержки для продвижения вперед, чем может предложить налоговый кредит на производство.

    Наконец, 45 В не решит проблемы инфраструктуры хранения и транспортировки водорода, которые нам нужно будет преодолеть для поддержки широкомасштабного использования водорода в ближайшие десятилетия. В будущем нам, возможно, придется перевозить водород на большие расстояния и хранить его на месте, пока мы его не используем, к чему мы не готовы при тех темпах, с которыми происходят наши инфраструктурные инновации и строительство.

В целом, команда Breakthrough Energy US Policy & Advocacy Team надеется, что мы оглянемся назад через 20 лет и отпразднуем исторический сдвиг, вызванный этим налоговым кредитом. В то же время мы ясно видим, что путь отсюда туда пронизан неопределенными и сложными рыночными и энергетическими системными эффектами, которые мы не можем полностью предвидеть сегодня. По этой причине было бы разумно продолжать осуществление этой политики с долей смирения и открытости для корректировки курса по ходу дела, помня также, что это всего лишь часть большой головоломки, которую нам нужно решить.