Hydrogen fra fornybar energi som sol kan produseres uten nullutslipp. Lucas Coch / AAP

Å bruke hydrogen som et rent drivstoff er en idé hvis tid kan komme. For Australia er det lokkende å produsere hydrogen: det kan skape en lukrativ ny innenlandsk industri og hjelpe verden med å oppnå en karbonfri fremtid.

De nasjonal hydrogenstrategi som ble sluppet forrige måned, argumenterer for at Australia bør være i forkant av det globale hydrogenløpet. Ledet av sjefforsker Alan Finkel tar strategien en teknologinøytral tilnærming ved ikke å favorisere noen måte å gjøre "rent" hydrogen på.

Men det har betydning om hydrogen produseres fra fornybar elektrisitet eller fossilt brensel. Mens fossil brenselruten for øyeblikket er billigere, kan den ende med å avgi betydelige mengder karbondioksid.

Dr Finkel og energiminister Angus Taylor i forkant av et møte om hydrogenstrategien. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Ikke alt 'rent' hydrogen er det samme

Hydrogen kan produseres ved hjelp av elektrisitet gjennom elektrolyse, som deler vann i hydrogen og oksygen. Når du bruker fornybar elektrisitet, produserer dette ikke noe karbondioksid og er kjent som grønt hydrogen.

Hydrogen kan også produseres fra kull eller gass. Denne prosessen frigjør karbondioksid. Det meste hydrogen produsert i dag lages på denne måten.

Noen - men kritisk, ikke alt - karbondioksid fra denne prosessen kan bli fanget og lagret i underjordiske reservoarer - en prosess kjent som karbonfangst og lagring (CCS).

Men CCS er teknisk sammensatt og dyrt. Bare to planter som produserer hydrogen fra fossile brensler bruker det for tiden: en i Canada, med et karbondioksid fangstfrekvens på 80%og en i USA med lavere retensjonsgrad.

I Australia er det eneste som driver CCS-prosjekt i stor skala, Chevron Gorgon gass (ikke hydrogen) prosjekt i Vest-Australia. Etter en betydelig forsinkelse, og tre år siden prosjektet startet å levere gass, fangst og lagring av karbon begynte i år.

Høye karbonfangsthastigheter er ikke sikret

Hydrogenstrategien bruker uttrykket “rent hydrogen” for hydrogen produsert fra fornybar elektrisitet, og fra kull eller gass med karbonfangst. Og det forutsetter et "best case" -scenario der 90-95% av karbondioksid blir fanget opp fra fossilt brensel.

Slike priser er teknisk mulig, men er ikke oppnådd til dags dato. Lavere fangstfrekvens blir ikke undersøkt i strategien.

Ved fangsthastighet på 90-95% er kull- og gassbasert hydrogen mye mindre karbonintensivt enn tradisjonelt fossilt brensel bruker. Men en fangstgrad på 60% betyr at hydrogen fra kull har en lignende utslippsintensitet som å brenne naturgass direkte.

Utslippsintensitet for drivstoff med og uten CCS. Hydrogenantall er bare for produksjon; utslippsintensiteten er høyere for eksportert hydrogen. Kilde: forfatteres beregninger ved bruk av data fra International Energy Agency og US Energy Information Administration

Den nasjonale strategien beskriver ikke en mekanisme som sikrer at fangstfrekvensene for best case blir oppfylt. Produksjon av hydrogen kan øke mye raskere enn fasilitetene som kreves for å fange opp utslipp, slik at store mengder klimagass kan komme inn i atmosfæren - i likhet med Gorgon-saken.

En annen risiko er at karbonfangst ikke vil være i stand til å oppnå best case-rater av tekniske eller kostnadsmessige årsaker.

Mot eksport av nullutslipp

Land inkludert Japan, Sør-Korea og Tyskland undersøker muligheten for å bruke hydrogen på en rekke måter, inkludert i kraftproduksjon, transport, varme og industrielle prosesser.

Noen fremtidige importører bryr seg kanskje ikke om hvor rent hydrogenet vårt blir produsert, men andre kan det.

For å illustrere hvorfor karbonfri eksport betyr noe, beregnet vi utslipp hvis Australia produserte 12 millioner tonn hydrogen for eksport per år - tilsvarer omtrent 30% av vår nåværende flytende naturgasseksport og i tråd med produksjonsanslag i den nasjonale strategien.

Det vil kreve omtrent 37 millioner tonn naturgass eller 88 millioner tonn kull. Hvis 90% av karbondioksid ble fanget opp, vil utslippene fra gass utgjøre 1.9% av Australias nåværende (2018) årlige utslipp av klimagasser, eller 4.4% ved bruk av kull.

Hvis bare 60% av karbondioksid ble fanget opp, ville hydrogen fra gass og kull utgjøre ytterligere 7.8% og 17.9% av dagens nasjonale utslipp - noe som gjør det mye vanskeligere for Australia å nå eksisterende og fremtidige utslippsmål.

Hvor du skal investere

Akkurat nå er det billigere å produsere hydrogen fra fossile brensler enn fra fornybar energi, selv med fangst og lagring av karbon.

Australia har også store og klare reserver av brunkull i Victorias Latrobe Valley som ikke vil bli brukt av den synkende kullkraftindustrien. Oppfanget karbon kan lagres under Bass Strait. Og nasjonens rikelige gassreserver kan bli omgjort til hydrogen, i tillegg til eller delvis erstatte eksport av flytende naturgass. Så det er ikke overraskende at den nasjonale strategien la alle alternativer på bordet.

Et diagram som viser de mange potensielle bruksområdene for hydrogen. Nasjonal hydrogenstrategi

Å etablere hydrogenproduksjonsanlegg med karbonfangst vil imidlertid bety store utgifter til utstyr med svært lang levetid. Dette er risikabelt, da kapitalen ville bli kastet bort hvis markedet for utslippskrevende hydrogen kollapset, enten gjennom offentlige holdninger eller et globalt imperativ for å gå over til energisystemer med null utslipp.

Verden er allerede langt utenfor tempoet nødvendig for å nå sine utslippsreduksjonsmål, og må til slutt komme til netto null for å forhindre de verste konsekvensene av klimaendringene.

Australia bør investere i forskning og utvikling for å gjøre grønt hydrogen billigere. Dette krever reduksjon i elektrolysekostnadene og ytterligere reduksjoner i storskala fornybar energiproduksjon. Det kan føre til store fordeler for klimaet, og Australias fremtidige eksportøkonomi.

Om forfatterne

Frank Jotzo, direktør, Senter for klima- og energipolitikk, Australian National University; Fiona J Beck, seniorforsker, Australian National University, og Thomas Longden, stipendiat, Australian National University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.