خريطة كاملة لدور الهيدروجين والبطاريات في تحقيق صافي صفر في المملكة المتحدة بحلول 2050

نشرت مؤسسة فاراداي تقريرًا يحلل كيفية استخدام تقنيات الهيدروجين والبطاريات في قطاعات مختلفة داخل المملكة المتحدة، بما في ذلك النقل والتصنيع والبيئة المبنية وقطاعات الطاقة، حتى عام 2050.

ومن المتوقع أن يلعب كلاهما دورًا حيويًا بشكل متزايد مع انتقال المملكة المتحدة إلى مستقبل منخفض الكربون لمعالجة المخاوف الحرجة المتعلقة بتغير المناخ وأمن الطاقة.

قال البروفيسور بام توماس، الرئيس التنفيذي لمؤسسة فاراداي، “البطاريات والهيدروجين لهما خصائص مميزة ويجب النظر إليهما إلى حد كبير على أنهما تكميليتان وليس تقنيتان متنافستان، سيتطلب كلاهما تقدمًا تقنيًا كبيرًا وتوسيع نطاق التصنيع والنشر إذا أرادت المملكة المتحدة أن تفي بالتزامها بالوصول إلى صافي الصفر بحلول عام 2050، ويؤدي اختلاف الجداول الزمنية لطرحها إلى شكوك كبيرة في ملامح حصة السوق المتوقعة بمرور الوقت”.

رؤية مستقلة لتوقعات الطاقة

تم إعداد التقرير بتكليف من مؤسسة فاراداي، وتأليف DNV، يعتمد تحليل القطاع على معرفة وخبرة DNV في كل من صناعات البطاريات والهيدروجين، يستخدم التحليل نموذج DNV’s Energy Transition Outlook ، وهو نموذج محاكاة ديناميكيات النظام المتكامل الذي يغطي نظام الطاقة الذي يوفر رؤية مستقلة لتوقعات الطاقة من الآن حتى عام 2050، وتتضمن النمذجة بيانات عن التكاليف والطلب والعرض والسياسة والسكان والاقتصاد المؤشرات.

قال هاري فاماديفان ، نائب الرئيس التنفيذي والمدير الإقليمي لأنظمة الطاقة في المملكة المتحدة وأيرلندا في شركة DNV: “بينما نسعى جاهدين لإزالة الكربون وتلبية طموحات صافي الصفر، سيتطور مشهد الطاقة بوتيرة أسرع، مع اعتبار البطاريات والهيدروجين أمرًا أساسيًا المساهمون في هذا الانتقال، يسعدنا أن نعرض مزيج DNV الفريد من الخبرة الصناعية والتحليل المستقل من نموذج Outlook Transition Outlook الخاص بنا للتنبؤ بالدور الذي ستلعبه كل تقنية عبر قطاعات الطلب على الطاقة”.

شكوك

إن التنبؤ على المدى الطويل ليس علمًا دقيقًا، ولا تزال هناك شكوك كبيرة في الاعتماد النسبي لتقنيات الهيدروجين والبطاريات حسب القطاع. على وجه الخصوص، لا تزال بيئة السياسات غير مؤكدة وعرضة للتغيير، لذلك يقدم التقرير تنبؤاً واحداً للمسار المحتمل للتطور التكنولوجي.

تستند نتائج نموذج DNV إلى مواقف السياسة الحكومية الحالية ولا يتكهن المؤلفون حول كيفية تغيير السياسة غير المعلنة في المستقبل لنتائج النموذج.

تحتاج كل من تقنيات الهيدروجين والبطاريات إلى تطورات تقنية ونماذج أعمال داعمة وتوسيع نطاق كبير وتطوير سلسلة التوريد قبل أن تتمكن من توفير القدرات اللازمة على مدار الأفق الزمني.

سيعتمد استيعاب التقنيتين في كل قطاع سوق على معدل تطوير التكنولوجيا وتطوير البنية التحتية، وتكاليف رأس المال والتكلفة الإجمالية للملكية وتصورات العملاء وعوامل السياسة الأخرى.

دور الهيدروجين والبطاريات في تحقيق صافي صفر في المملكة المتحدة بحلول عام 2050

تقنيات البطاريات والهيدروجين:

• كلاهما ضروريان للمملكة المتحدة لتحقيق صافي الصفر بحلول عام 2050.
  تمكين الاستخدام الأقصى للطاقة المتجددة وتوفير مصادر طاقة مستدامة وموثوقة ومعقولة التكلفة للمجتمع.
• لها خصائص ومزايا مميزة وينبغي النظر إليها إلى حد كبير على أنها تكميلية وليست تكنولوجيات منافسة.
• استخدام الطاقة المتوقع لأنظمة البطاريات
• يركز الاستخدام الأساسي لتقنية البطاريات على النقل البري، حيث تمثل 88٪ من إجمالي استخدام البطاريات مقسمًا عبر سيارات الركاب والمركبات التجارية بحلول عام 2050.
• تشمل القطاعات المهمة الأخرى قطاع توليد الطاقة وشبكات الكهرباء (للتخزين الثابت وموازنة الأحمال) بالإضافة إلى الطيران.
• من المتوقع أن يصل إنتاجية الطاقة لأنظمة البطاريات إلى 130 تيراواط ساعة / سنة بحلول عام 2050.

• الاستخدام المتوقع للطاقة لأنواع الوقود المشتق من الهيدروجين والهيدروجين

• ينتشر استخدام الهيدروجين عبر قطاعات متعددة، حيث يمثل الطيران والبحرية والتصنيع 79 ٪ من جميع استخدامات الهيدروجين بحلول عام 2050.
• لم يتم تطوير اقتصاد الهيدروجين حاليًا بشكل جيد مثل اقتصاد البطاريات، حيث أصبح مهمًا بشكل متزايد اعتبارًا من عام 2030 ليصل إلى إنتاجية طاقة تبلغ 105 تيراواط ساعة / سنة بحلول عام 2050.
• تهيمن تقنية البطارية على النقل البري بينما يبدأ الطيران في احتضان الهيدروجين اعتبارًا من عام 2040
• = استخدام الطاقة لأنظمة البطاريات والهيدروجين في مختلف القطاعات
• ستكون تقنية البطاريات مهمة بشكل خاص عبر النقل البري وقطاع الطاقة ، حيث تم بالفعل نشر تقنية البطاريات في عشرينيات القرن الماضي.
• سوف تهيمن تكنولوجيا الهيدروجين على قطاعي التصنيع والبيئة المبنية، بينما تظل مهمة في قطاعي الطيران والبحرية من خلال إنتاج الوقود المشتق من الهيدروجين، لا يُتوقع انتشار كبير حتى بعد عام 2030.
•  عدد مركبات الطرق في المملكة المتحدة حسب نوع المحرك
• ستهيمن تكنولوجيا البطاريات على النقل البري ، مع توقع أكثر من 40 مليون بطارية كهربائية على الطريق بحلول عام 2050.
• تشمل مزايا البطاريات على الهيدروجين كفاءات أعلى للعجلات ، وتكاليف أقل وبنية تحتية للشحن أكثر قابلية للنشر.
  قد تكون مركبات البضائع الثقيلة التي تعمل بالهيدروجين قابلة للتطبيق على نطاق واسع / تطبيقات حمولة عالية.

• الطلب على طاقة الطيران في المملكة المتحدة من قبل شركة نقل الطاقة

• يرتبط اتجاه الطيران منخفض الكربون بارتفاع درجة عدم اليقين مقارنة بالقطاعات الأخرى، من المحتمل استخدام مزيج من التقنيات المختلفة بما في ذلك الهيدروجين والبطاريات والوقود الحيوي ووقود الطائرات الاصطناعي، ستركز البطاريات على eVTOL (الإقلاع العمودي الكهربائي والهبوط) وللرحلات القصيرة ، مع 30٪ من رحلات الأشخاص بواسطة طائرات تعمل بالبطاريات الكهربائية بحلول عام 2050.
• سيتم استخدام الهيدروجين، إما بشكل مباشر (7 ٪ من الطلب على الطاقة في عام 2050) أو لإنتاج الوقود (19 ٪ من الطلب على الطاقة في عام 2050) للرحلات المتوسطة / الطويلة، يجب تخفيض تكاليف إنتاج وقود الطائرات الاصطناعي لتحل محل الكيروسين.
•  تتمتع تكنولوجيا البطاريات والهيدروجين باستخدامات متخصصة في قطاعات النقل البحري والسكك الحديدية والبيئة المبنية
• = الطلب على الطاقة البحرية في المملكة المتحدة من قبل شركة نقل الطاقة
• تعتبر السفن التي تعمل بالبطاريات على مسافات قصيرة قابلة للحياة. هذا سوق صغير يمثل 2.5٪ من الطلب على الطاقة بحلول عام 2050.
• من المتوقع أن يكون استخدام الهيدروجين في النقل البحري مقيدًا بإنتاج أنواع الوقود البديلة (مثل الأمونيا والوقود) الذي يمثل 50 ٪ من الطلب على الطاقة بحلول عام 2050.

الطلب على طاقة السكك الحديدية في المملكة المتحدة من قبل شركة نقل الطاقة

• يمكن تحقيق الكهربة المباشرة لخطوط السكك الحديدية بسهولة نسبية ، وستستمر في التوسع حتى عام 2050.
• عندما يصعب كهربة الخطوط ، ستتطلب السكك الحديدية كلاً من حلول الهيدروجين والبطارية.
• من المتوقع أن تكون التكنولوجيا المستخدمة مدفوعة بالمتطلبات المحددة للطريق والبنية التحتية المحلية.
• ستشكل كهربة خط السكك الحديدية المباشر 89٪ من الطلب على الطاقة بحلول عام 2050.

= الطلب على الطاقة البيئية المبنية في المملكة المتحدة من قبل شركة نقل الطاقة
* تشير البيئة المبنية إلى استخدام الطاقة في المباني السكنية والتجارية.

• يمكن أن يلعب الهيدروجين منخفض الكربون دورًا رئيسيًا في إزالة الكربون من الطاقة لقطاعات يصعب تخفيفها مثل التدفئة داخل البيئة المبنية.
•  يعد تحويل الوقود إلى الهيدروجين منخفض الكربون أحد الخيارات لتقليل الانبعاثات من الحرارة المحلية ، وهو المسؤول حاليًا عن حوالي 14 ٪ من انبعاثات غازات الدفيئة في المملكة المتحدة.
• يلعب الهيدروجين دورًا رئيسيًا في التصنيع بينما توفر البطاريات التخزين والمرونة للشبكة

• الطلب على الطاقة في المملكة المتحدة من قبل شركة النقل للصناعة التحويلية

• من المتوقع أن يتم كهربة العمليات الصناعية دون استخدام البطاريات على نطاق واسع.
• لا يمكن كهربة العمليات الصناعية التي تتطلب درجات حرارة عالية بسبب ارتفاع الطلب على الطاقة.
• سيشكل الاستخدام المباشر للهيدروجين في التصنيع 11٪ من الطلب على الطاقة بحلول عام 2050 ، ليحل محل الفحم في صناعة الصلب والغاز الطبيعي لتوفير الحرارة.

= سعة تخزين الطاقة لتقنيات التخزين المختلفة

• من المتوقع أن يكون التداخل بين البطاريات والهيدروجين محدودًا في قطاع الطاقة، مع تكامل التقنيات مع بعضها البعض.
• ستأخذ البطاريات نصيبًا مهيمنًا من متطلبات تخزين الطاقة على المدى القصير، تتمتع تقنية المركبة إلى الشبكة بإمكانية توفير 445 جيجاوات ساعة من سعة التخزين بحلول عام 2050.
• هيدروجين سيتم استخدامها لموازنة الطلب على مدى فترة موسمية أطول.