Ik wil dat je je een snelweg voorstelt die exclusief gewijd is aan het leveren van de energie van de wereld.

Elke rijstrook is beperkt tot vrachtwagens die een van 's werelds zeven grootschalige bronnen van primaire energie vervoeren:steenkool, olie, natuurlijk gas, nucleair, waterkracht, zon en wind.

Onze huidige energiezekerheid heeft een prijs, de kooldioxide-uitstoot van de vrachtwagens in de drie drukste rijstroken:die voor kolen, olie en aardgas.

We kunnen niet van de ene op de andere dag wegblokkades opwerpen om deze vrachtwagens te stoppen; zij dragen de overgrote meerderheid van de energievoorziening van de wereld.

Maar wat als we de productie van schone elektriciteit die door de vrachtwagens in de zonne- en windbanen wordt vervoerd – drie of vier keer uitbreiden – naar een economisch efficiënte toekomst met schone energie?

Denk aan elektrische auto's in plaats van benzineauto's. Denk aan elektrische fabrieken in plaats van olieverbrandende fabrieken. Schoner en goedkoper in gebruik. Een technologiegedreven ordelijke overgang. Problemen veroorzaakt door technologie, opgelost door technologie.

Vergis je niet, dit wordt de grootste technische uitdaging die ooit is aangegaan. Het energiesysteem is enorm, en zelfs met een internationaal toegewijde en gerichte inspanning zal de transitie vele decennia in beslag nemen.

Het vereist ook respectvolle planning en omscholing om ervoor te zorgen dat getroffen individuen en gemeenschappen, die generaties lang onze energievooruitgang hebben gestimuleerd, worden gedurende de hele transitie ondersteund.

als Tonnie, een arbeider van een kolencentrale in Gippsland, opgemerkt van het publiek op het Q+A-programma van deze week:"Het personeelsbestand is zeer innovatief, we gaan de uitdaging aan, we zullen ons aanpassen aan alles wat ons wordt voorgehouden en dat hebben we in het verleden bewezen."

Dit herinnert ons eraan dat als regeringen, industrie, gemeenschappen en individuen delen een visie, een positieve transitie kan worden gerealiseerd.

De verbluffende technologische vooruitgang die ik de afgelopen tien jaar heb gezien, maakt me optimistisch.

Hernieuwbare energie is wereldwijd booming, en wordt nu geleverd tegen aanzienlijk lagere kosten dan ooit tevoren.

In Australië, de kosten voor het produceren van elektriciteit uit wind en zon bedragen nu ongeveer A $ 50 per megawattuur.

Zelfs wanneer de variabiliteit wordt versterkt met opslag, de prijs van zonne- en windstroom is lager dan bestaande gasgestookte elektriciteitsopwekking en vergelijkbaar met nieuwbouw kolengestookte elektriciteitsopwekking.

Dit heeft geresulteerd in een aanzienlijke opname van zonne- en windenergie in Australië en, het belangrijkste, prognoses van een emissiereductie van 33% in de elektriciteitssector tegen 2030, vergeleken met het niveau van 2005.

En deze prijstrend zal alleen maar doorzetten, met een recent rapport van de Verenigde Naties waarin wordt opgemerkt dat, alleen al in het laatste decennium de kosten van zonne-elektriciteit daalden met 80%, en zal nog verder dalen.

Dus we zijn op weg. We kunnen dit. Keer op keer hebben we aangetoond dat geen enkele uitdaging voor de mensheid de mensheid te boven gaat.

uiteindelijk, we zullen zonne- en windenergie moeten aanvullen met een reeks technologieën zoals hoge opslagniveaus, transmissie over lange afstand, en veel betere efficiëntie in de manier waarop we energie gebruiken.

Maar terwijl deze technologieën worden opgeschaald, we hebben tegenwoordig een energiepartner nodig die snel kan reageren op veranderingen in de zonne- en windproductie. Een energiegenoot die zelf relatief weinig uitstoot heeft, en dat werkt alleen als dat nodig is.

Op korte termijn, zoals premier Scott Morrison en minister van energie Angus Taylor eerder hebben verklaard, aardgas zal die cruciale rol spelen.

In feite, aardgas maakt het voor landen nu al mogelijk om over te stappen naar een betrouwbaar, en relatief lage emissies, elektriciteitsvoorziening.

Kijk naar Groot-Brittannië, waar kolengestookte elektriciteitsopwekking is gedaald van 75% in 1990 tot slechts 2% in 2019.

Dit heeft geleid tot een toename van zonne-, wind, en waterkracht, gestegen van 2% naar 27%. Tegelijkertijd, en dit is de sleutel tot een betrouwbare elektriciteitsvoorziening, elektriciteit uit aardgas steeg van vrijwel nul in 1990 tot ruim 38% in 2019.

Ik ben me ervan bewust dat het bouwen van nieuwe aardgasgeneratoren als problematisch kan worden beschouwd, maar laten we voor nu aannemen dat met zonne-energie, wind en aardgas, we zullen een betrouwbare, emissiearme elektriciteitsvoorziening.

Is dit genoeg? Niet echt.

We hebben nog steeds een bron van transporteerbare brandstof met een hoge dichtheid nodig voor lange afstanden, zware vrachtwagens.

We hebben nog steeds een alternatieve chemische grondstof nodig om de ammoniak te maken die wordt gebruikt om meststoffen te produceren.

We hebben nog steeds een middel nodig om schone energie van het ene continent naar het andere te vervoeren.

Voer de held in:waterstof.

Waterstof is er in overvloed. In feite, het is het meest voorkomende element in het heelal. Het enige probleem is dat je nergens op aarde een put kunt boren en waterstofgas kunt vinden.

Geen paniek. Gelukkig, waterstof is gebonden in andere stoffen. Een die we allemaal kennen:water, de H in H₂O.

We hebben twee haalbare manieren om waterstof te winnen, met bijna nul uitstoot.

Eerst, we kunnen water splitsen in een proces dat elektrolyse wordt genoemd, gebruik van hernieuwbare elektriciteit.

Tweede, we kunnen steenkool en aardgas gebruiken om het water te splitsen, en de koolstofdioxide die onderweg wordt uitgestoten, op te vangen en permanent te begraven.

Ik weet dat sommigen sceptisch zijn, omdat het afvangen en permanent opslaan van koolstof niet commercieel levensvatbaar is in de elektriciteitsopwekkingsindustrie.

Maar het proces voor waterstofproductie is aanzienlijk kosteneffectiever, om twee cruciale redenen.

Eerst, aangezien kooldioxide als restant van het waterstofproductieproces achterblijft, er is geen extra stap, en weinig extra kosten, voor de extractie ervan.

En ten tweede, omdat het proces onder veel hogere druk werkt, de extractie van de kooldioxide is energiezuiniger en gemakkelijker op te slaan.

Terugkerend naar de productieroute voor elektrolyse, we moeten ook erkennen dat als waterstof uitsluitend wordt geproduceerd uit zonne- en windenergie, we zullen de belasting op de hernieuwbare rijstroken van onze energiesnelweg vergroten.

Denk even aan de enorme hoeveelheden staal, aluminium en beton nodig om te ondersteunen, bouwen en onderhouden van zonne- en windconstructies. En het koper en zeldzame aardmetalen die nodig zijn voor de draden en motoren. En de lithium, nikkel, kobalt, mangaan en ander batterijmateriaal dat nodig is om het systeem te stabiliseren.

Het zou verstandig zijn, daarom, om te beschermen tegen mogelijke beperkingen van hulpbronnen met een andere energiebron.

We zullen, door waterstof te produceren uit aardgas of steenkool, met behulp van koolstofafvang en permanente opslag, we kunnen nog twee rijstroken toevoegen aan onze energiesnelweg, ervoor te zorgen dat we vier primaire energiebronnen hebben om aan de behoeften van de toekomst te voldoen:zonne-energie, wind, waterstof uit aardgas, en waterstof uit steenkool.

Verder, eenmaal geëxtraheerd, waterstof biedt unieke oplossingen voor de resterende uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd in onze toekomstige elektrische planeet.

Eerst, in de transportsector, Australië's grootste eindgebruiker van energie.

Omdat waterstofbrandstof veel meer energie bevat dan het equivalentgewicht van batterijen, het biedt een levensvatbare, alternatief met een groter bereik voor het aandrijven van langeafstandsbussen, B-dubbele vrachtwagens, treinen die van mijnen in centraal Australië naar kusthavens rijden, en schepen die passagiers en goederen over de hele wereld vervoeren.

Tweede, in industrie, waar waterstof kan helpen bij het oplossen van enkele van de grootste emissie-uitdagingen.

Neem staalproductie. In de wereld van vandaag, het gebruik van steenkool bij de staalproductie is verantwoordelijk voor maar liefst 7% van de CO2-uitstoot.

Als we doorgaan met deze vorm van staalproductie, zal dit percentage frustrerend hoger worden naarmate we vooruitgang boeken met het koolstofarm maken van andere sectoren van de economie.

Gelukkig, schone waterstof kan niet alleen de energie leveren die nodig is om de hoogovens te verwarmen, het kan ook de koolstof in steenkool vervangen die wordt gebruikt om ijzeroxide te verminderen tot het zuivere ijzer waaruit staal wordt gemaakt. En met waterstof als reductiemiddel is het enige bijproduct waterdamp.

Dit zou een revolutionaire impact hebben op het terugdringen van de wereldwijde uitstoot.

Derde, waterstof kan energie opslaan, niet alleen voor een regenachtige dag, maar ook om zonneschijn van onze kusten te vervoeren, waar het overvloedig is, naar landen waar het nodig is.

Laat me dit punt illustreren. In december vorig jaar, Ik had het voorrecht getuige te zijn van de lancering van 's werelds eerste transportschip voor vloeibare waterstof in Japan.

Toen het schip in het water gleed, zag ik het niet alleen als de lancering van het eerste schip in zijn soort dat ooit werd gebouwd, maar als het begin van een nieuw tijdperk waarin schone energie routinematig tussen de continenten zal worden getransporteerd. Verzending zonneschijn.

En, Tenslotte, omdat waterstof op dezelfde manier werkt als aardgas, onze aardgasgeneratoren kunnen in de toekomst opnieuw worden geconfigureerd om op waterstof te draaien, waardoor een potentiële erfenis netjes wordt omgezet in een extra bonus.

Waterstof-aangedreven economie

We staan ​​echt aan het begin van een nieuwe, bloeiende industrie.

Er is een wereldwijde markt voor waterstof van bijna A $ 2 biljoen tegen 2050, ervan uitgaande dat we de prijs van de productie van waterstof aanzienlijk lager dan A$ 2 per kilogram kunnen brengen.

In Australië, we hebben de beschikbare grond, de natuurlijke hulpbronnen, de technologie slim, de wereldwijde netwerken, en de branchekennis.

En we hebben nu de toezegging, met de Nationale Waterstofstrategie die unaniem is aangenomen tijdens een bijeenkomst van het Gemenebest, regeringen van de staat en het grondgebied eind vorig jaar.

Inderdaad, terwijl ik nadenk over mijn termijn als hoofdwetenschapper, in dit mijn laatste jaar, het voorzitten van de ontwikkeling van deze strategie is een van mijn meest trotse prestaties.

De volledige resultaten zijn niet van de ene op de andere dag zichtbaar, maar het heeft de zaden gezaaid, en als we ze blijven verzorgen, ze zullen uitgroeien tot een geheel nieuw domein van praktische toepassingen en ongekende mogelijkheden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.