Voglio che immaginiate un'autostrada dedicata esclusivamente alla fornitura dell'energia mondiale.

Ogni corsia è riservata ai camion che trasportano una delle sette fonti mondiali di energia primaria su larga scala:carbone, olio, gas naturale, nucleare, idroelettrico, solare ed eolica.

La nostra attuale sicurezza energetica ha un prezzo, le emissioni di anidride carbonica dei camion nelle tre corsie più trafficate:quelle per il carbone, petrolio e gas naturale.

Non possiamo semplicemente erigere posti di blocco durante la notte per fermare questi camion; stanno trasportando la stragrande maggioranza dell'approvvigionamento energetico mondiale.

Ma cosa succede se espandiamo la produzione di elettricità pulita trasportata dai camion nelle corsie solari ed eoliche, tre o quattro volte di più, in un futuro di energia pulita economicamente efficiente?

Pensa alle auto elettriche invece delle auto a benzina. Pensa alle fabbriche elettriche invece delle fabbriche che bruciano petrolio. Più pulito ed economico da gestire. Una transizione ordinata guidata dalla tecnologia. Problemi causati dalla tecnologia, risolto dalla tecnologia.

Non fare errori, questa sarà la più grande sfida ingegneristica mai intrapresa. Il sistema energetico è enorme, e anche con uno sforzo internazionale impegnato e mirato, la transizione richiederà molti decenni.

Richiederà inoltre una pianificazione e una riqualificazione rispettose per garantire alle persone e alle comunità colpite, che hanno alimentato il nostro progresso energetico per generazioni, sono supportati durante tutta la transizione.

Come Tony, un operaio di una centrale elettrica a carbone del Gippsland, ha osservato dal pubblico nel programma Q+A di questa settimana:"La forza lavoro è altamente innovativa, siamo pronti per la sfida, ci adatteremo a qualunque cosa ci venga posta di fronte e lo abbiamo dimostrato in passato".

Questo è un promemoria che se i governi, industria, comunità e individui condividono una visione, si può ottenere una transizione positiva.

Gli straordinari progressi tecnologici a cui ho assistito negli ultimi dieci anni mi rendono ottimista.

L'energia rinnovabile sta esplodendo in tutto il mondo, e ora viene consegnato a un costo nettamente inferiore rispetto al passato.

In Australia, il costo della produzione di elettricità da fonte eolica e solare è ora di circa A$50 per megawattora.

Anche quando la variabilità è consolidata con lo stoccaggio, il prezzo dell'elettricità solare ed eolica è inferiore alla produzione di elettricità a gas esistente e simile alla generazione di elettricità a carbone di nuova costruzione.

Ciò ha comportato un notevole assorbimento di elettricità solare ed eolica in Australia e, più importante, proiezioni di un taglio del 33% delle emissioni nel settore elettrico entro il 2030, rispetto ai livelli del 2005.

E questa tendenza dei prezzi continuerà solo, con un recente rapporto delle Nazioni Unite che rileva che, solo nell'ultimo decennio, il costo dell'energia solare è diminuito dell'80%, ed è destinato a diminuire ulteriormente.

Quindi siamo sulla buona strada. Possiamo farlo. Più volte abbiamo dimostrato che nessuna sfida per l'umanità è al di là dell'umanità.

In definitiva, dovremo integrare il solare e l'eolico con una gamma di tecnologie come alti livelli di accumulo, trasmissione a lunga distanza, e una maggiore efficienza nel modo in cui utilizziamo l'energia.

Ma mentre queste tecnologie vengono ampliate, oggi abbiamo bisogno di un compagno energetico in grado di reagire rapidamente ai cambiamenti nella produzione di energia solare ed eolica. Un compagno energetico che è di per sé relativamente a basse emissioni, e che funziona solo quando necessario.

A breve termine, come hanno affermato in precedenza il primo ministro Scott Morrison e il ministro dell'energia Angus Taylor, il gas naturale svolgerà questo ruolo fondamentale.

Infatti, il gas naturale sta già consentendo alle nazioni di passare a un affidabile, e relativamente basse emissioni, alimentazione elettrica.

Guarda la Gran Bretagna, dove la produzione di elettricità a carbone è crollata dal 75% nel 1990 ad appena il 2% nel 2019.

A guidare questo è stato un aumento del solare, vento, e idroelettrico, dal 2% al 27%. Allo stesso tempo, e questa è la chiave per la fornitura di una fornitura di energia elettrica affidabile, l'elettricità da gas naturale è passata da quasi zero nel 1990 a oltre il 38% nel 2019.

Sono consapevole che la costruzione di nuovi generatori di gas naturale può essere considerata problematica, ma per ora supponiamo che con il solare, eolico e gas naturale, raggiungeremo un affidabile, fornitura di energia elettrica a basse emissioni.

È abbastanza? Non proprio.

Abbiamo ancora bisogno di una fonte di carburante trasportabile ad alta densità per le lunghe distanze, autocarri pesanti.

Abbiamo ancora bisogno di una materia prima chimica alternativa per produrre l'ammoniaca utilizzata per produrre fertilizzanti.

Abbiamo ancora bisogno di un mezzo per trasportare energia pulita da un continente all'altro.

Entra l'eroe:l'idrogeno.

L'idrogeno è abbondante. Infatti, è l'elemento più abbondante nell'Universo. L'unico problema è che non c'è nessun posto sulla Terra in cui si possa perforare un pozzo e trovare gas idrogeno.

Niente panico. Fortunatamente, l'idrogeno è legato ad altre sostanze. Uno che tutti conosciamo:l'acqua, la H in H₂O.

Abbiamo due modi praticabili per estrarre l'idrogeno, con emissioni prossime allo zero.

Primo, possiamo dividere l'acqua in un processo chiamato elettrolisi, utilizzando energia elettrica rinnovabile.

Secondo, possiamo usare carbone e gas naturale per dividere l'acqua, e catturare e seppellire permanentemente l'anidride carbonica emessa lungo il percorso.

So che alcuni potrebbero essere scettici, perché la cattura del carbonio e lo stoccaggio permanente non sono stati commercialmente redditizi nel settore della produzione di energia elettrica.

Ma il processo per la produzione di idrogeno è significativamente più conveniente, per due ragioni cruciali.

Primo, poiché l'anidride carbonica viene lasciata come parte residua del processo di produzione dell'idrogeno, non c'è nessun passaggio aggiuntivo, e poco costo aggiuntivo, per la sua estrazione.

E secondo, perché il processo opera a una pressione molto più alta, l'estrazione dell'anidride carbonica è più efficiente dal punto di vista energetico ed è più facile da immagazzinare.

Tornando al percorso di produzione dell'elettrolisi, dobbiamo anche riconoscere che se l'idrogeno è prodotto esclusivamente da elettricità solare ed eolica, esacerbaremo il carico sulle corsie rinnovabili della nostra autostrada energetica.

Pensa per un momento alle grandi quantità di acciaio, alluminio e cemento necessari per sostenere, costruire e riparare strutture solari ed eoliche. E il rame e i metalli delle terre rare necessari per i cavi e i motori. E il litio, nichel, cobalto, manganese e altri materiali della batteria necessari per stabilizzare il sistema.

sarebbe prudente, perciò, per salvaguardare da qualsiasi potenziale limitazione delle risorse con un'altra fonte di energia.

Bene, producendo idrogeno dal gas naturale o dal carbone, utilizzando la cattura del carbonio e lo stoccaggio permanente, possiamo aggiungere altre due corsie alla nostra autostrada energetica, assicurandoci di disporre di quattro fonti energetiche primarie per soddisfare le esigenze del futuro:solare, vento, idrogeno da gas naturale, e idrogeno dal carbone.

Per di più, una volta estratto, l'idrogeno fornisce soluzioni uniche alle restanti sfide che affrontiamo nel nostro futuro pianeta elettrico.

Primo, nel settore dei trasporti, Il più grande consumatore finale di energia in Australia.

Poiché l'idrogeno trasporta molta più energia del peso equivalente delle batterie, fornisce un valido, alternativa a lungo raggio per l'alimentazione di autobus a lungo raggio, B-camion doppio, treni che viaggiano dalle miniere dell'Australia centrale ai porti costieri, e navi che trasportano passeggeri e merci in tutto il mondo.

Secondo, nell'industria, dove l'idrogeno può aiutare a risolvere alcune delle più grandi sfide legate alle emissioni.

Prendi la produzione di acciaio. Nel mondo di oggi, l'uso del carbone nella produzione dell'acciaio è responsabile di un impressionante 7% delle emissioni di anidride carbonica.

Perseverare con questa forma di produzione dell'acciaio farà crescere questa percentuale in modo frustrante mentre facciamo progressi nella decarbonizzazione di altri settori dell'economia.

Fortunatamente, l'idrogeno pulito può non solo fornire l'energia necessaria per riscaldare gli altiforni, può anche sostituire il carbonio nel carbone usato per ridurre l'ossido di ferro al ferro puro da cui è fatto l'acciaio. E con l'idrogeno come agente riducente l'unico sottoprodotto è il vapore acqueo.

Ciò avrebbe un impatto rivoluzionario sulla riduzione delle emissioni globali.

Terzo, l'idrogeno può immagazzinare energia, non solo per un giorno di pioggia, ma anche per spedire il sole dalle nostre coste, dove è abbondante, nei paesi in cui è necessario.

Permettetemi di illustrare questo punto. A dicembre dello scorso anno, Ho avuto il privilegio di assistere al lancio della prima nave da trasporto di idrogeno liquefatto al mondo in Giappone.

Quando la nave scivolò in acqua, la vidi non solo come il varo della prima nave del suo genere mai costruita, ma come l'avvio di una nuova era in cui l'energia pulita sarà trasportata regolarmente tra i continenti. Sole di spedizione.

E, finalmente, perché l'idrogeno funziona in modo simile al gas naturale, i nostri generatori di gas naturale possono essere riconfigurati in futuro per funzionare a idrogeno, trasformando ordinatamente una potenziale eredità in un ulteriore vantaggio.

Economia a idrogeno

Siamo veramente all'alba di un nuovo, fiorente industria.

C'è un mercato globale di quasi 2 trilioni di dollari per l'idrogeno nel 2050, supponendo che possiamo portare il prezzo della produzione di idrogeno a sostanzialmente inferiore a A $ 2 per chilogrammo.

In Australia, abbiamo la terra disponibile, le risorse naturali, la tecnologia intelligente, le reti globali, e la competenza del settore.

E ora abbiamo l'impegno, con la Strategia nazionale per l'idrogeno adottata all'unanimità in una riunione del Commonwealth, governi statali e territoriali alla fine dello scorso anno.

Infatti, mentre rifletto sul mio mandato come capo scienziato, in questo mio ultimo anno, presiedere lo sviluppo di questa strategia è stato uno dei risultati di cui vado più orgoglioso.

I risultati completi non si vedranno dall'oggi al domani, ma ha seminato i semi, e se continuiamo a prenderci cura di loro, cresceranno in un regno completamente nuovo di applicazioni pratiche e possibilità inimmaginabili.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.