תעשיית הנפט כבר מזמן אבן הפינה של אספקת האנרגיה העולמית, תחבורה, ייצור, אינספור תחומים אחרים.אך הדומיננטיות הזו מגיעה עם עלות סביבתית עולה, שכן פליטות גזי החממה ממיצוי, מימון מחדש, ובעירה תורמים באופן משמעותי לשינויי האקלים.בתגובה, המגזר הזה חייב להתגבר על בדיקות אינטנסיביות של דלקים, משקיעים, והציבור כדי להדוף את פעולותיה.

הבנה של הידרוגן כדלק

הידרוגן הוא האלמנט הפשוט והנפוץ ביותר ביקום, אבל על כדור הארץ הוא כמעט תמיד כבול בתרכובות כגון מים (H2O) או הידרוקרבן. כדי להשתמש מימן כדלק, יש צורך להוציא אותו באמצעות תהליכים כימיים. גז מימן המתקבל יכול אז לשרוף ישירות או להמיר אותו לחשמל באמצעות תאי דלק.

לא כל מימן נוצר שווה.ההשפעה הסביבתית תלויה במידה רבה באיך הוא מיוצר.תעשייה משתמשת במערכת סיווג המבוססת על צבע:

  • (FLT:0)Grey מימןFLT:1) - המיוצר בגז טבעי באמצעות רפורמות אדים (SMR) ללא לכידת פליטות CO2.זהו הצורה הנפוצה והזולה ביותר אך עדיין מייצרת גזי חממה משמעותיים.
  • (FLT:0) מימן כחולה ווטרל 1 (Blue מימן אפור), דומה למימן אפור, אך יחד עם לכידת פחמן ואחסון (CCS) כדי ללכוד את CO2.זה מפחית את פליטות עד 90%, למרות שהוא עדיין מסתמך על דלקים מאובנים ומשאיר פליטות שאריות ודאגות דליפות מתאן.
  • (FLT:0) ירוק מימןFLT:1) המיוצר על ידי אלקטרוליטיזה של מים באמצעות חשמל מתחדשים (סולר, רוח, הידרו כוח) הוא ללא פחמן לחלוטין, אך כיום יקר יותר מאשר מימן אפור או כחול.
  • (FLT:0) פלואוז מימן FLT:1) נעשה באמצעות מאן pyrolysis, אשר פיצול גז טבעי מימן ופחמן מוצק (במקום CO2) הוא נשאר בפיתוח מוקדם, אבל יכול להציע אלטרנטיבה פחמן נמוך יותר ללא CCS.

עבור תעשיית הנפט, הבחירה בין מסלולי ייצור אלה תהיה תלויה בעלויות האנרגיה האזורית, תשתיות זמינות, מדיניות תמחור פחמן, ואת הדחיפות של מטרות הפחתה הפליטה. מומחים רבים פרויקט מימן ירוק יהיה רווחי עם מימן כחול עד 2030, מונע על ידי ירידה במחירי החשמל המתחדשים ורמת הייצור אלקטרוליצר.

יישומים מרכזיים של מימן ב- Hydrogen in Operations Oil

סירוב ותהליכים כימיים

הידרוגן הוא כבר מזון חיוני בזיקוק נפט.זה משמש הידרוג'יפט כדי להסיר את הסר גופר, חנקן, וזיהומים אחרים משברירי שמן גולמי, וב הידרוקלרינג כדי לשבור מולקולות פחמן כבדות לתוך מוצרים קלים יותר, יקר יותר כמו דיזל דלק סילון עכשיו, רוב מימן זה מיוצר על ידי גז טבעי, ייצור פליטות פחמן דו-חמצני משמעותי.

Power Generation and Heat

מתקנים רבים של נפט מפעילים את תחנות הכוח שלהם ואת הרתיחה לייצר חשמל וחילוץ לתהליכים מחוסנים, משאבת צינורות ומבצעים קידוחים. הצבת גז טבעי עם מימן בטורבינות גז או רותחים היא אפשרית מבחינה טכנית, אם כי זה דורש שינויים לשרוף ולאזורי הבעירה כדי לטפל במהירות ההבה שונה של מימן ובמאפיינים של גזים רבים כבר מציעים טורבינות המסוגלות לשרוף מימן טבעי, ומזג אוויר, ללא זיהומים קיימים, בינתיים, 000, 000, 000, 000 אנרגיה טבעיים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה, 000, 000, 000, 000 כדי להפחית את רמת דלק טבעי, 000 כדי להפחית את רמת דלק טבעי, 000 כדי להפחית את רמת דלק טבעי של דלק טבעי, 000 לתוך צינורות אוויריות, 000 כדי להפחית את רמת דלק טבעי של דלק טבעי, 000, 000.

תחבורה ולוגיסטיקה

תעשיית הנפט נעה כמויות עצומות של שמן גולמי, מוצרים מעודן וכימיקלים באמצעות משאיות, רכבות, אוניות וצנרת. תאי דלק הידרוגן מציעים אלטרנטיבה אפס פליטה למשאיות כבדות המשמשות בליקולוגיות קצרות-האול וארוכות-ארוכות-ארוכות-הדלקים, חלק מהחברות כבר מפיצות משאיות דלק מימן לאספקת דלק גדולה.

פעולות מרוחקות ומחופות

רבים קידוחים, פלטפורמות ייצור, ומתקני מרוחקים מסתמכים על גנרטורים דיזל עבור כוח.תאים דלק הידרוגן מתאימים היטב ליישומים אלה מחוץ לריד כי הם שקטים, יעילים, ומייצרים רק מים. פרויקטים של טייסים אחדים הראו תאי דלק בפלטפורמות offshore ובתחנות ניטור צינורות מרוחקות. בעוד האתגר הוא לספק מימן לאתרים מרוחקים אלה, צפיפות גבוהה של אנרגיה דחוסה או מימן, הופך את האפשרות של מימן לרחב במיוחד.

היתרונות של מימן עבור המגזר

  • (FLT:0)Deep decarbonization פוטנציאל: FLT:1 , שריפת מימן לא מייצרת פחמן דו חמצני או חומר חלקי, עוזר לזיקוק ומתקני ייצור לעמוד בהדקת תקנות פליטות ומטרות אפס נטו.
  • (FLT:0) צפיפות אנרגיה גבוהה: FLT:1) התוכן האנרגיה של מימן מימן ליחידה מסה (כ-120 מ"ג / ק"ג) עולה הרבה יותר על זה של גז טבעי (55 MJ / ק"ג) או בנזין (44 MJ / ק"ג), המאפשר יותר אנרגיה להיות מאוחסן ומועבר.
  • (FLT:0)Versatility: FLT:1 hydrogen יכול לשמש דלק, מזון כימי, ומדיום אחסון אנרגיה.זה יכול להיות מומר לחשמל באמצעות תאי דלק או נשרף חום, מה שהופך אותו להתאמה כמעט לכל צורך באנרגיה בפעילות נפט.
  • (FLT:0Synergy with קיימות תשתיות:FLT:1 צינורות גז טבעי, מערות אחסון וטכנולוגיה כוויות יכול לעתים קרובות להיות מותאם לשימוש מימן עם שינויים, צמצום הצורך במערכות חדשות לחלוטין.
  • (FLT:0) גידול באנרגיה מתחדשת:FreaLT:1) ניתן להשתמש בחשמל מתחדש לייצר מימן ירוק באמצעות אלקטרוליטיזה, ביעילות אחסון אנרגיה מתחדשת ומשתלב את ההיקף של הרוח והשמש. מימן זה יכול אז להפעיל את כוח הזיכוך כאשר מתחדשים הם בקושי.
  • (FLT:0) יצירת והזדמנות כלכלית: FLT:1 פיתוח ייצור מימן, אחסון ורשתות הפצה יוצרות רשתות אספקה חדשות ומשרות מיומנות, במיוחד באזורים עם תעשיות נפט חזק ואנרגיות מתחדשות.

אתגרים קריטיים לאימוץ

למרות היתרונות האלה, אימוץ מימן נרחב בתעשיית הנפט עומד בפני מכשולים טכניים, כלכליים ולוגיסטיים.

עלויות הייצור

מימן אפור נשאר האפשרות הזולה כיום, עם עלויות ייצור של כ-1-2 דולר לקילוגרם. מימן כחול מוסיף 0.5-1 דולר לקילוגרם בשל ציוד CCS ועונשי אנרגיה. מימן ירוק עולה כיום 4-6 דולר לקילוגרם, אם כי ירידה במחירי אלקטרוליטייזר וכוח מתחדש זול צפויים להביא אותו ל-1.5–3 דולר לקילוגרם עד 2030.

אחסון ותחבורה

הידרוגן יש צפיפות נמוכה מאוד, כלומר זה דורש כמויות גדולות לאחסון אנרגיה משמעותית. זה יכול להיות דחוס עד 700 בר עבור טנקים או ליקפיד ב -25 ° C לאחסון גדול, שניהם הם אנרגיה רגישה ויקרה. פיפורים פנים מול אתגרים מחיסון מימן - החלשה של מתכת בשל מימן ב diffusion - הדורשת ⁇ מיוחדים או ציפוי טבעי.

תשתיות

תשתית מימן מקיפה - מתחנות ייצור לצינורות, מערות אחסון, תחנות דלק וציוד לשימוש מקצה לקצה - נשארות דלות מחוץ לכמה מקבץ תעשייתי.בניה תשתיות אלה ידרוש עשרות שנים של השקעה ותיאום בין ממשלות, חברות אנרגיה, וספקי טכנולוגיה.תעשיית הנפט, עם רשתות צינורות ונכסים מסוף קיימות שלה, נמצאת במיקום חזק כדי להשיב כמה תשתיות, אך העלות של רטרוספקינג או בנייה מחדש עדיין גבוהה.

בטיחות הציבור ותפיסה

הידרוגן הוא מאוד דלגן ויש לו טווח רחב של רגישות (4-74% באוויר) זה גם חסר ריח, חסר צבע, כוויות עם להבה כמעט בלתי נראית, מה שהופך את הדלפה גילוי קשה יותר מאשר עבור גז טבעי. בעוד התעשייה טיפלה בבטחה מימן בזיקוקאין במשך עשרות שנים, פריסה ציבורית רחבה יותר תדרוש קודים בטיחות מעודכנים, הכשרה וחינוך ציבורי.

מים ומקורות שימוש

ייצור מימן ירוק באמצעות אלקטרוליזה צורכת כ-9 ליטר מים לקילוגרם של מימן. באזורים בעלי מתח במים, זה יכול להתחרות עם צרכים אחרים.עם זאת, דיספלנציה או טכנולוגיות טיהור מים יכולים להפחית את זה, ואת צריכת המים הכוללת הוא צנוע בהשוואה לתהליכים תעשייתיים רבים אחרים.בנוסף, חומרים אלקטרוליצריים כמו לירידיום ופלטינה הם נדירים ויקרים, למרות מחקר לאלטרנטיבה הוא מתקדם.

מיזמים ואימוץ התעשייה

תעשיית הנפט לא מחכה בשוליים.חברות הנפט והגז הגדולות הודיעו על פרויקטים שאפתניים של מימן המנף את המומחיות הקיימת שלהן בטיפול בגז בקנה מידה גדול, תפעול צינורות וניהול פרויקטים.

  • פרויקט H2H Saltend Project 1 (בריטניה) בראשות Equinor, פרויקט זה נועד לבנות מתקן ייצור מימן כחול עם CCS בפארק כימיקלים המלחים, המספק מימן למשתמשים תעשייתיים ופוטנציאל לשילוב לרשת הגז המקומית.
  • Shell's Rheinland RefineryveFLT 1 (גרמניה) - Shell בונה 10 MW PEM אלקטרוליטייזר לייצר מימן ירוק לפעילות הזיכוך, עם תוכניות בקנה מידה עד 100MW.הפרויקט הזה הוא חלק מהשאפתנות הרחבה של Shell להפוך לעסקי אנרגיה של אפס הנקי עד שנת 2050.
  • (FLT:0BP's Hy Green TeessidecioFLT:1) - BP מפתחת מרכז מימן בטסיסייד הכולל גם ירוק (אלקטרוניקה) וכחול (רפורמה חוץמית עם תחנות מימן CCS), מיקוד ב- 2027.
  • (FLT:0) מחלקת האנרגיה של פלוגאן פלוג'נדר 1 (FLT:0) מטרת DOE להפחית את עלות מימן נקי ל-1 דולר לקילוגרם ב-2031, תוך פיזור פרויקטים של מחקר והדגמה ברחבי המדינה. כמה שחקני תעשיית הנפט מעורבים במרכזי מימן אזוריים במימון חוק תשתיות ביסטור.
  • (FLT:0)Mitsubishi Heavy Industries ואחריםFreaLT:1) מפתחים טורבינות בקנה מידה גדול המסוגל לשרוף 100% מימן עבור דור חשמל, אשר יכול להיות פרוס במפעלי ניוון זיכופים.

בנוסף לפרויקטים עסקיים, מימן משולב בשיתוף פעולה בינלאומי של אנרגיה וכלכלה, יוזמה גלובלית של אנרגיה ומנהיגים תעשייתיים, כולל חברות נפט רבות ומפרסם באופן קבוע מפת דרכים עבור פריסת מימן.סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) עוקבה גם אחר התקדמות מימן ב-FLT השנתי שלה:0 גלובין hydrogen ReviewFLT:1.

Future Outlook and Roadmap

הדרך לאימוץ מימן נרחב בפעולות נפט תתגלה בשלבים. בטווח הקרוב (2025–2030), מימן כחול כנראה ישלוט כ- CCS טכנולוגיה בוגרת ותשתיות בנויות סביב אשכולות תעשייתיים קיימים.למזג מימן לתוך צינורות גז טבעי ולהשתמש בו במייבשי חום ורתיחה יהפכו נפוצים יותר.

עד 2035, מימן ירוק צפוי להיות תחרותי עלות עם מימן כחול באזורים רבים, במיוחד אלה עם שפע משאבים מתחדשים. צינורות מימן ייעודי אחסון מערות מלח יחבר מרכזי ייצור כדי לחדד את התחנות וצמחים קטנוכימיים. משאיות מופעלות מימן וכלי שיט יתחילו להיכנס לציים מסחריים, ומערכות תא דלק יספקו כוח גיבוי במתקני מרוחקים.

בין 2040 ל 2050, כגישה של מטרות אפס נטו, מימן יכול לספק נתח משמעותי של הביקוש לאנרגיה של תעשיית הנפט והזינה של תעשיית הנפט.המעבר יתמוך בתמחור פחמן, בתקני תיק מתחדשים, ומנדטים ממשלתיים לדלקים פחמן נמוך. בעוד מימן לא יפתור כל אתגר - כבדות ומשלוח ארוך טווח עשויים להסתמך יותר על דלקים סינתטיים או סוללות - זה יהיה כלי חיוני עבור טיהור פחמן קשה של תהליכים קשים.

מאפשר מפתח לעתיד זה לכלול המשך מחקר לאלקטרוליטיזה מתקדמת (תחמוצת solid, anion Exchange membrane), שיפור חומרי אחסון מימן (מתיידים מטריים, צינורות פחמן), ופרוטוקולים סטנדרטיים בטיחותיים סטנדרטיים.סחר בינלאומי מימן ונגזרות שלה (ammonia, methanol) ישחקו גם תפקיד, כמו מדינות עם יצוא אנרגיה מתחדשת נמוך נקי לצרכנים תעשייתיים.

מסקנה

הידרוגן מציע מסלול משכנע ומעשי עבור תעשיית הנפט להפחית את טביעת הרגל הסביבתית שלה מבלי לזנוח את שירותי האנרגיה הקריטיים שהיא מספקת. על ידי ניצול תשתיות קיימות, מומחיות הנדסית ושילוב עם מתחדשים, התעשייה יכולה לעבור מפלט גדול למנהיג באנרגיה נקייה.האתגרים - עלות, תשתיות, בטיחות וקנה מידה - הם אמיתיים אך לא בלתי ניתנים למדידה.