Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
Deze studie harmoniseert twee wereldwijde energiemodellen om te onthullen dat hoewel waterstofhandel essentieel is voor een Parijs-conform decarbonisatieproces, deze waarschijnlijk meer regionaal geconcentreerd zal blijven met beperkte internationale liquide handel, wat contrasteert met de huidige beleidsnarratieven die wereldwijde markten overbenadrukken.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Waterstof wordt vaak omschreven als de brandstof van de toekomst, een schone energiedrager die de wereld kan helpen af te stappen van het verbranden van kolen, olie en gas. In tegen tegenstelling tot fossiele brandstoffen, die koolstofdioxide vrijgeven bij verbranding, kan waterstof worden geproduceerd met behulp van hernieuwbare elektriciteit en water, waarbij alleen waterdamp vrijkomt bij gebruik. Momenteel wordt de meeste waterstof gemaakt van aardgas en gebruikt binnen industriële complexen, vaak direct naast de plek waar het wordt gecreëerd. Echter, naarmate de wereld streeft naar het beperken van de opwarming van de aarde tot 1,5 of 2 graden Celsius, wordt verwacht dat de rol van waterstof spectaculair zal uitbreiden. Het zou vrachtwagens met zware lading kunnen aandrijven, fabrieken kunnen verwarmen en schepen kunnen bevoorraden, sectoren die moeilijk direct te elektrificeren zijn. Omdat de zon op verschillende plaatsen met verschillende intensiteiten schijnt en de wind op verschillende plekken waait, zullen sommige regio's waterstof veel goedkoper kunnen maken dan andere. Deze realiteit heeft een wereldwijde discussie ontketend over de vraag of landen waterstof over oceanen moeten verhandelen, net zoals ze vandaag de dag olie en gas verhandelen, om vraag en aanbod in evenwicht te brengen.
Een team onderzoekers van University College London en het International Institute for Applied Systems Analysis wilde de realiteit van deze wereldwijde waterstofmarkt testen. Ze wilden weten of de ambitieuze handelsplannen die door regeringen wereldwijd zijn aangekondigd, daadwerkelijk passen bij de meest efficiënte, laagst gekosten paden naar een schone toekomst met energie. Om het antwoord te vinden, vertrouwden ze niet op één enkel computermodel of één enkele set aannames. In plaats daarvan brachten ze twee van de meest geavanceerde energiesysteemmodellen ter wereld samen, TIAM-UCL en MESSAGEix, om een reeks parallelle simulaties uit te voeren. Deze modellen fungeren als gedetailleerde digitale tweelingen van de gehele wereldeconomie, waarbij ze berekenen hoe energie stroomt van productie naar consumptie onder strikte klimaatregels. De onderzoekers vroegen deze modellen om het pad naar een 1,5- en een 2-graden wereld in kaart te brengen, waarbij verschillende scenario's werden getest: wat als handel in waterstof gemakkelijk toegankelijk is? Wat als overheden handelsdoelstellingen afdwingen die misschien te hoog zijn? En wat gebeurt er als we internationale handel volledig verwijderen?
De simulaties onthulden een toekomst die lokaler en minder globaal is dan veel huidige politieke strategieën suggereren. Hoewel waterstof inderdaad een massaal onderdeel zal worden van de wereldwijde energiemix, groeiend van het huidige niveau naar een aanbod van tussen de 90 en 130 exajoule per jaar tegen het einde van de eeuw, zal de handel in deze brandstof er heel anders uitzien dan de handel in olie. De modellen laten zien dat het overgrote deel van de waterstofbewegingen binnen regio's zal plaatsvinden, via pijpleidingen of transport over korte afstand met vrachtwagens, in plaats van over oceanen te reizen. In de meest ambitieuze klimaatscenario's wordt geprojecteerd dat de hoeveelheid waterstof die internationaal als vloeistof via schepen wordt verhandeld, quite klein zal zijn, oplopend tot slechts tussen de 1 en 6 exajoule per jaar in 2050. Deze internationale handel zal ook later arriveren dan velen hopen, en pas een significant onderdeel van het systeem worden in de jaren 2050 of zelfs de jaren 2060, zodra de lokale infrastructuur al is gevestigd.
Deze bevinding staat in schril contrast met de huidige golf van nationale waterstofstrategieën, waarbij tientallen landen ambitieuze doelstellingen hebben gesteld voor de import of export van waterstof tegen 2030 en 2050. Wanneer de onderzoekers hun modellen dwongen om aan deze specifieke overheidsdoelstellingen te voldoen, lieten de resultaten een duidelijke mismatch zien. De handelsvolumes die nodig waren om deze beleidsdoelen te halen, waren meer dan het dubbele van wat de modellen voorspelden als het meest kostenefficiënte pad. In deze "beleidsgestuurde" scenario's leek de waterstofhandel veel eerder op te treden dan in de kostengeoptimaliseerde scenario's, en de volumes waren veel hoger. De onderzoekers suggereren dat hoewel deze doelstellingen politieke wil tonen, ze mogelijk niet in lijn zijn met de fysieke en economische realiteiten van het opbouwen van een nieuw mondiaal energiesysteem. Als landen massale exportinfrastructuur bouwen op basis van deze overoptimistische doelstellingen, lopen ze het risico dat ze dure activa creëren die stil komen te liggen omdat de wereldwijde vraag niet zo snel tot stand komt als gepland.
De studie benadrukte ook welke delen van de wereld waarschijnlijk de hoofdrolspelers zullen zijn in deze nieuwe economie. De simulaties wezen consequent op regio's zoals Europa, Japan en Zuid-Korea als belangrijke importeurs, die waterstof moeten binnenbrengen omdat zij niet over voldoende ruimte of middelen beschikken om genoeg lokaal te produceren. Daartegenover kwamen regio's met een overvloed aan hernieuwbare energie, zoals Australië, delen van Latijns-Amerika en het Midden-Oosten, naar voren als natuurlijke exporteurs. De modellen toonden echter aan dat zelfs voor deze exporteurs de markt niet zal lijken op de gecentraliseerde, mondiale oliemarkten van het verleden. In plaats daarvan zal de waterstofeconomie meer gedistribueerd zijn. De meeste landen zullen waarschijnlijk genoeg waterstof produceren voor hun eigen behoeften of handel drijven met hun directe buren, waarbij ze voor slechts een klein deel van hun totale aanbod vertrouwen op internationale scheepvaart. Deze structuur suggereert dat energie-onafhankelijkheid haalbaarder is dan voorheen gedacht, mits landen zich concentreren op het bouwen van lokale productie en regionale pijpleidingen in plaats van te wachten op een wereldwijde shippingboom.
Uiteindelijk suggereert het onderzoek dat de weg naar een schone waterstof toekomst geduld en coördinatie vereist. De technologie om waterstof over oceanen te verhandelen bestaat, maar het economische argument hiervoor is niet zo sterk of zo onmiddellijk als de huidige politieke momentum doet vermoeden. De modellen geven aan dat de meest efficiënte manier om de wereld te decarboniseren is door eerst robuuste lokale en regionale netwerken op te bouwen, waardoor waterstof kan stromen naar de plaatsen waar het het goedkoopst te produceren is en het meest nodig is voor consumptie. Internationale handel zal een rol spelen, maar een ondersteunende rol, die langzaam ontstaat naarmate het systeem volwassen wordt. Voor overheden is de les duidelijk: het afstemmen van nationale strategieën op het trage, gestage tempo van infrastructuurontwikkeling en de realiteit van kosten zal effectiever zijn dan het najagen van agressieve handelsdoelstellingen waar het wereldwijde systeem nog niet klaar voor is. De toekomst van waterstof is veelbelovend, maar deze zal waarschijnlijk regio voor regio worden opgebouwd, en niet worden verscheept in één enkele, massieve wereldwijde golf.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.