Vandenilio kuro elementų transporto priemonėmis jau prekiavo tokios įmonės kaip „Hyundai“, „Honda“ir „Toyota“, taip pat kelios kitos Kinijos bendrovės. Tačiau transportas yra toli gražu ne vienintelė vandenilio energijos kryptis.
Per pastarųjų metų aukšto rango naujienas apie miniatiūrines „saulės plyteles“, apie didžiules jūros vėjo jėgaines, apie požeminį CO2 kaupimą, apie „Tesla“kaupimo įrenginius ir kitus „Energiewende“(energijos perėjimo) malonumus, jis dar nėra labai suprantamas, tačiau tolimas visų naujų tradicinių naftos tiekėjų griaustinis jau yra girdimas. elektra ir dujos. Ši perkūnija gali praeiti per atstumą arba gali sunaikinti visą tradicinį energetikos milžinų verslą ir tuo pačiu metu šalių, kurios eksportuoja angliavandenilius, ekonomiką, arba tai gali tapti gyvybę teikiančiu lietumi, palaikydama naujos ekonomikos atsiradimą.
- „Salik.biz“
Ši nauja ataka yra tik labiausiai paplitęs elementas visatoje. Vandenilis. Kai kurios prognozės, susijusios su šiuo elementu per trisdešimt metų, bus pramonė, kurios metinė apyvarta yra du su puse trilijono dolerių ir trisdešimt milijonų darbo vietų, kuri sugebės išstumti iš pasaulio ekonomikos beveik 20% iškastinio kuro.
Pabandykime išsiaiškinti, kokia yra šių scenarijų tikimybė.
Iš kur jis atsirado?
Nuo Lavoisierio pavadinimo vandeniliu prieš du šimtus trisdešimt penkerius metus jis sugebėjo užimti svarbią vietą pramonėje. Vandenilis naudojamas metanoliui, amoniakui ir valgomajam margarinui gaminti, kartu su juo perdirbamas aliejus. Neįmanoma gryno pavidalo vandenilio „paimti iš gamtos“, todėl reikia perdirbti kitas medžiagas - pagrindinis jo gamybos būdas ir toliau yra angliavandenilių reformavimas garais. Vien per metus pasaulis pagamina apie šešiasdešimt penkis milijonus tonų vandenilio (jei palygintume: gamtinių dujų pagaminama beveik keturiasdešimt kartų daugiau).
Atkreipėme dėmesį į ypatingas vandenilio kaip degalų savybes praėjusio amžiaus viduryje - jo degimo šiluma yra kelis kartus didesnė nei tos pačios masės benzino, gamtinių dujų ar dyzelino, o išmetami teršalai nėra, tik vandens garai. 1970 m. JAV pasirodė publikacijos apie transporto perkėlimą į vandenilio kurą. Tuo pačiu metu išpopuliarėjo terminas „vandenilio ekonomika“- tai savotiškas ateities įvaizdis, kai Amerikos miestai visiškai nutolsta nuo „angliavandenilių ekonomikos“, vandenilis naudojamas kaip kuras. namai, automobiliai, elektrinės, energija kaupiama vandeniliu ir, kur reikia, gaminama kartu su vėjo ir saulės spinduliais. Kitaip tariant, vandenilio ekonomika remiasi vandeniliu, kaip ekologiškiausiu ir universaliausiu energijos nešikliu, jungiančiu šilumos energiją,elektros ir transporto sektorius. Netrukus atėjo naftos krizė, o vandenilio transporto plėtrai buvo suteikta didesnė svarba. Pavyzdžiui, SSRS devintajame dešimtmetyje atsirado „vandeniliniai“RAF mikroautobusai, „Tu-154“pagrindu sukurtas orlaivis ir „Energia“vandenilio raketų variklis. Šio projekto likimas yra nenugalimas - pavyzdžiui, prireikė mažiausiai trečdalio keleivių salono tūrio, kurį reikia skirti degalų bakams lėktuve, tai labai paveikė transportavimo sąnaudas. Lėktuve mažiausiai trečdalis keleivių salono naudingo tūrio turėjo būti paskirta degalų bakams, o tai labai paveikė transportavimo sąnaudas. Lėktuve mažiausiai trečdalis keleivių salono naudingo tūrio turėjo būti paskirta degalų bakams, o tai labai paveikė transportavimo sąnaudas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kodėl jis dar nebuvo parengtas?
Dvidešimtajame amžiuje globalus transporto perėjimas prie vandenilio nebuvo perkeltas - nuvažiuoto kilometro kaina vandeniliu buvo daug didesnė nei įprastų degalų. Pagrindinė priežastis yra brangi kaina: vandeniliui gaminti iš angliavandenilių (reformuoti garą) arba vandeniui (elektrolizė) reikia daug energijos. Be to, reformuojant gazuotus angliavandenilius išmetamos šiltnamio efektą sukeliančios dujos - CO2, siekiant kovoti, be kita ko, su mintimi perkelti transportą į vandenilį. Vandenilio gamyba elektrolizės būdu (vandens skaidymas į deguonį ir vandenilio panaudojimas elektra) pasirodė netgi brangesnis nei garo reformavimas, o norint pagaminti reikiamą elektros energiją reikėjo deginti degalus su visais išmetamais teršalais. Visa tai šiek tiek sumažino pradinį susidomėjimą,ir visa vandenilio ekonomika iki pat dvidešimtojo amžiaus pabaigos išliko tik „ateities įvaizdis“.
Kas pasikeitė?
„Energijos perėjimas“pasaulinėje elektros energetikos pramonėje paskatino spartų atsinaujinančios energijos vystymąsi 2000– 2010 m., Pirmiausia saulės ir vėjo. Šių technologijų kaina nuolat mažėja (dabartinė saulės ir vėjo gaminama elektros energija JAV, pasak Lazardo, 2009–2016 m. Sumažėjo 70–80%). Rinka sparčiai auga (2016 m., Remiantis IRENA duomenimis, pasaulyje buvo pavesta naudoti 71 GW fotoelektrinių saulės elektrinių ir 51 GW vėjo jėgainių, o 2017 m. Tikimasi patvirtinti atitinkamai 90 ir 40 GW) - taigi, Vos per pastaruosius dvejus metus pasaulyje buvo užsakyta daugiau vėjo ir saulės energijos gamybos pajėgumų nei bendra visų Rusijos vieningos energetikos sistemos jėgainių galia.
Metinės investicijos į šį sektorių siekia daugiau nei 250 milijardų JAV dolerių - dvigubai daugiau nei investicijos į iškastinio kuro gamybą. Saulės energijos kainų rekordai Meksikoje, Dubajuje, Peru, Abu Dabyje, Čilėje, Saudo Arabijoje, vėjo energija Brazilijoje, Kanadoje, Vokietijoje, Indijoje, Meksikoje ir Maroke pasiekė maždaug 1,7 rublio už kWh lygį (palyginus: Maskvos ir regiono gyventojai už elektrą savo namuose moka du tris kartus daugiau).
Kaip prognozuoja Tarptautinė energetikos agentūra, iki 2040 m. Saulės ir vėjo jėgainių pagamintos elektros energijos dalis pasaulyje sudarys nuo 13% iki 34% (2016 m. - 5%). Akivaizdu, kad šių šaltinių dalis kai kuriuose regionuose bus dar didesnė.
Taigi elektros energijos pramonė vis dažniau pereina prie šaltinių, kurie yra stochastiniai ir priklauso nuo paros laiko ir klimato sąlygų. Vėjo ir saulės elektrinių kartos svyravimų (kai staiga nustoja šviesti saulė ir pučia vėjas) įtaka energetikos sistemai, jei jų dalis regione yra didelė, panaši į chaotišką didelės CHP įjungimą / išjungimą - kelis kartus per dieną. Be to, kartais šios stotys generuoja daug daugiau, nei reikia visiems energijos sistemos vartotojams, ir tada elektros energijos kaina tampa „neigiama“- tokios žinios reguliariai ateina, pavyzdžiui, iš Vokietijos.
Mes išmokome susidoroti su tokiais svyravimais kurdami energijos kaupimo įtaisus, kurie „įkrauna“energijos pertekliaus laikotarpiais ir „išsikrauna“energijos trūkumo laikotarpiais. Jei XX amžiuje tokių saugojimo įrenginių vaidmenį vaidino tik siurbiamos laikymo stotys, tai šiandien aktyviai vystosi elektrocheminiai saugojimo įrenginiai, iš kurių garsiausi yra „švieži“„Tesla“projektai Kalifornijoje ir Australijoje. „Navigant Research“prognozuoja, kad kasmet atsinaujinančių energijos šaltinių saugojimo pajėgumas padidės nuo maždaug 2 GW 2018 m. Iki 24 GW 2026 m. - dvylika kartų per aštuonerius metus. Metinės pajamos šioje rinkoje proporcingai augs iki 2026 metų iki 24 milijardų JAV dolerių.
Augantis energijos kaupimo poreikis privertė žmones vėl galvoti apie vandenilį.
Atsinaujinanti energija - degalinėse
Anksčiau buvo galima gaminti vandenilį elektrolizės būdu, tačiau tada reikėjo naudoti tradicinių šiluminių elektrinių, deginančių kurą, energiją. Kodėl saulės ir vėjo jėgainių perteklinė ir pigi elektra, kurioje nėra išmetamo CO2, kodėl nepaversti jos vandeniliu, kuris gali būti naudojamas kaip švarus kuras, pavyzdžiui, automobiliams? Be to, tai leis atsisakyti angliavandenilių, kaip žaliavų vandenilio gamybai. Daugelis novatoriškų kompanijų Europoje ir pasaulyje eina būtent šiuo keliu. JK įsikūrusi „ITM Power“dalyvauja projekte „Hydrogen Mobility Europe (H2ME)“, kurio tikslas - iki 2019 m. Atidaryti dvidešimt devynių vandenilio degalinių tinklą dešimtyje Europos šalių.kurie aptarnaus du šimtus vandenilinių degalų elementų automobilių ir šimtą dvidešimt penkis hibridinius sunkvežimius. Švedijos įmonė „Nilsson Energy“specializuojasi tinkleliais izoliuotuose sprendimuose, kurie naudoja saulės ir vėjo energiją vandeniliui generuoti ir kaupti bei naudoti kurą automobiliams ir elektriniams pastatams.
Vandenilio kuro elementų transporto priemonėmis jau prekiavo „Honda“, „Toyota“, „Hyundai“ir nemažai Kinijos kompanijų. Tikslinė tarptautinio konsorciumo Vandenilio taryba, kurią 2017 m. Davose įkūrė didžiosios pramonės įmonės, pirmininkaujant „Toyota“, vizija yra daugiau nei 400 mln. Lengvųjų automobilių, 15–20 mln. Sunkvežimių, 5 mln. Autobusų, važiuojančių vandeniliu, iki 2050 m. (Tai yra apie 20–25 proc. viso). 78% pasaulinių automobilių vadovų, kuriuos 2017 m. Apklausė „KPMG“, mano, kad tokios transporto priemonės bus proveržis elektrinių transporto priemonių sektoriuje, nustelbdamos akumuliatoriais varomus automobilius.
Tačiau transportas toli gražu nėra vienintelė kryptis.
Vandenilis kiekvienuose namuose
Stacionarūs kuro elementai (kuro elementai) - dinamiškai besivystanti technologija, leidžianti gauti elektrinę ir šiluminę energiją iš vandenilio ar gamtinių dujų tiesiai namo plote arba namo rūsyje. Naudojant vandenilį - švaraus vandens, kurį galima naudoti oro kondicionavimui, išmetimas yra tik vienas. Kompaktiški moduliniai šaldytuvo dydžio įtaisai yra visiškai tylūs. Remiantis „Navigant Research“prognoze, stacionarių kuro elementų galingumas išaugs nuo 500 MW 2018 m. Iki 3000 MW 2025 m.
Tokie įrenginiai yra derinami su atsinaujinančiais energijos šaltiniais, elektrolizeriais, energijos kaupikliais ir leidžia jums sukurti visaverčius autonominius energijos tiekimo šaltinius namų ūkiui. Dabartinės JAV gamtinių dujų kuro elementų elektros energijos sąnaudos, pasak Lazardo (106–167 USD už MWh), jau yra maždaug lygios branduolinių (112–183 USD už MWh) ir anglies (60–231 USD už MWh) elektrinių rodikliams. ir mažesnė nei dabartinė atskirų stogo saulės kolektorių plokščių vertė (187–319 USD už MWh). Japonijoje dėl didelio masto vyriausybės subsidijų 2014 m. Jau buvo daugiau nei 120 000 tokių įrenginių, o tikslinės vertės yra daugiau nei 1 mln. Iki 2020 m. Ir daugiau nei 5 mln. Iki 2030 m.
Kai technologijos tampa pigesnės (masinė gamyba, standartizavimas) ir pasiekia savo savarankiškumą, Japonijos vyriausybė planuoja pradėti diegti vandenilio kuro elementus - tikimasi, kad tai įvyks iki 2030 m. Kuro elementai yra neabejotinai svarbiausias perspektyvus paskirstytų energetikos technologijų segmentas, kurio potencialas Rusijoje, remiantis naujausiu Skolkovo mokyklos energetikos centro tyrimu, yra pakankamas, kad būtų patenkinta bent pusė poreikio generuoti pajėgumus iki 2035 m.
Galia dujoms
Iš atsinaujinančių energijos šaltinių gaunamas vandenilis gali būti maišomas į dujų perdavimo ir paskirstymo tinklus. Tokia stotis Frankfurte prie Maino veikia nuo 2014 m., Į vietinį dujų paskirstymo tinklą įpildama iki 2% vandenilio (toks vandenilio kiekio apribojimas suteikia galimybę nieko nekeisti nei tinkluose, nei vartotojams). Vokietijoje yra keletas panašių objektų, jie taip pat randami Italijoje, Danijoje, Olandijoje. Kartais vandenilis sumaišomas į biodujas, padidinant jo vertę.
Jungtinėje Karalystėje vandenilis yra rimtai svarstomas kaip būdas smarkiai sumažinti namų ūkių išmetamų teršalų kiekį (85% šalies namų ūkių šildo natūralias dujas). Lidso mieste, kuriame gyvena daugiau nei 780 000 žmonių, 2017 m. Buvo atliktas išsamus investicijų poreikio įvertinimas siekiant visiškai pertvarkyti dujų tiekimo sistemą į vandenilį - pradedant katilų pakeitimu vartotojams ir baigiant požeminių vandenilio saugyklų ir garų pertvarkymo įrenginių sukūrimu. Investicijų suma yra šimtas šešiasdešimt milijardų rublių. Šis projektas bus pritaikytas visai šaliai, ypač todėl, kad XIX amžiaus ir XX amžiaus pirmosios pusės britų miestuose jau buvo naudojamos dirbtinės „miesto dujos“, turinčios iki 50% vandenilio. Tuo tarpu dujų kompanijos planuoja laipsniškai padidinti vandenilio dalį iki 20%,vengti didelio masto dujų tinklų ir katilų rekonstravimo pas vartotojus.
Nuo 2013 m. Japonijos kompanijos diskutavo su „RusHydro“dėl galimybės sukurti vandenilio gamybos gamyklą Rusijos Tolimuosiuose Rytuose, naudojant eksportui skirtą „dujos“technologiją. Japonijos skaičiavimai visų pirma grindžiami pigios elektros energijos iš hidroelektrinių naudojimu. Pagal 2017 m. Rudenį Rytų ekonomikos forume pasirašytą susitarimą „Kawasaki Heavy Industries“atnaujins šio projekto galimybių studiją. Tobulėjant Tolimųjų Rytų infrastruktūrai ir mažėjant elektrolizės bei vandenilio logistikos technologijų kainoms, susidomėjimas tokiais projektais akivaizdžiai tik augs. Atsižvelgiant į didžiulį atsinaujinančios energijos potencialą šiame regione, galima numatyti perspektyvių eksporto projektų atsiradimą čia.
Vandenilis - dujų chemijos ir energijos integratorius
Tačiau įspūdingiausias projektas dabar yra Nyderlandų šiaurėje. Šiame regione, esančiame tiesiai virš Groningeno dujų lauko („Olandijos ligos priežastis“), biodujų energija virė keletą metų. Jau prieš penkerius metus automobiliai gatvėmis važiavo griozdiškais dujomis - biometanas, pagamintas iš šio regiono žemės ūkio pramonės atliekų, kurio plotas yra du Maskvos, atliekos. Nenuostabu, kad būtent čia, remiant Europos Sąjungai, prieš metus buvo pradėtas įgyvendinti „Chemport Europe“projektas, kurio pagrindinis tikslas yra sukurti visavertį dujų chemikalų klasterį, veikiantį tik vietiniams biologiniams ištekliams ir vandeniliui, kurio išmetamas CO2 kiekis nėra lygus. Apdorota medienos biomasė, procese susidarę angliavandeniai naudojami chemijoje. Elektra iš jūrinių vėjo jėgainių elektrolizatoriais virsta vandeniliu ir deguonimi. Deguonis ir vandenilis naudojami chemijoje, o deguonis taip pat dalyvauja perdirbant biomasės dujofikavime iš daugiau nei milijono hektarų vietinių laukų. Dujinimas leidžia gauti sintetines dujas - gryną vandenilio, CO2 ir CO mišinį. Taip pat ten pridedamas grynas vandenilis iš vėjo jėgainių. Iš šių dujų gaunama azoto rūgštis, metanolis, etilenas, propilenas, butilenas - medžiagos, kurios gali visiškai išstumti naftą ir gamtines dujas iš savo stabilių pozicijų kaip chemijos pramonės žaliavos.kurie gali visiškai išstumti naftą ir gamtines dujas iš savo stabilių pozicijų kaip žaliavas chemijos pramonei.kurie gali visiškai išstumti naftą ir gamtines dujas iš savo stabilių pozicijų kaip žaliavas chemijos pramonei.
Projekto iniciatoriai pareiškia norą priartinti sintetinių dujų kainą prie gamtinių dujų kainos. Sintetinės dujos gali būti išsiųstos skystinti (biodujos), jas papildyti transporto priemonėmis ir naudoti kitoms klasikinėms reikmėms.
Pradinės investicijos į projektą yra 50 milijonų eurų, iš kurių 15 milijonų eurų yra skiriama iš Europos Sąjungos subsidijų.
Vandenilio olimpinis kaimas
Tokijuje 2020 m. Olimpinėms žaidynėms statomas olimpinis kaimas, kuris priims iki 17 000 svečių. Pagrindinis kaimo energijos šaltinis bus vandenilis: automobiliai, degalinės, kuro elementai, šiluma ir elektra namuose, dujos viryklėse ir katiluose - visa tai bus naudojama vandeniliui.
Ar viskas taip debesuota?
Tarp vandenilio energetikos skeptikų yra ne tik konservatoriai, bet ir, pavyzdžiui, Elonas Muskas (nors, be abejo, jis turi interesų konfliktą: „Tesla“ličio jonų akumuliatoriai yra tiesioginiai konkurentai dujos-energijos technologijai). Tai rodo pavojų, kylantį tvarkant vandenilį saugojimo metu: beveik neįmanoma aptikti nuotėkio ir yra galimybė susidaryti sprogstamam mišiniui. Kai kurie Tokijo gyventojai išreiškė panašų susirūpinimą. Ar įmanoma efektyviai ir pigiai išspręsti šias problemas konkuruojančių technologijų plėtros fone, parodys laikas. Tuo tarpu pasaulio sostinių centruose ir toliau pasirodo vandenilio papildymo stotys.
Lažybos jau atliktos
Įvairiais vertinimais iki šiol pasaulinės investicijos į vandenilio energiją siekia maždaug 0,85–1,4 milijardo eurų per metus. Vandenilio tarybos konsorciumas per penkerius metus planuoja investuoti 13 milijardų dolerių į vandenilio degalinių tinklus ir vandenilinius automobilius. JAV energetikos departamento duomenimis, kuro elementų sektoriuje jau dirba 16 000 žmonių (jų augimo potencialas gali siekti iki 200 000), o finansinė parama iš JAV vyriausybės biudžeto jau daugelį metų siekia apie 100 milijonų dolerių per metus. Kelios dešimtys kompanijų, tyrimų centrų ir universitetų visame pasaulyje stengiasi sumažinti vandenilio technologijų sąnaudas, visų pirma siekiama sumažinti vandenilio gamybos elektrolizės metu išlaidas nuo 11,5 USD iki 5,7 USD už kilogramą,taip pat sumažinti kuro elementų (tris-penkis kartus) ir vandenilio atsargų (du-tris kartus) sąnaudas. Aišku, kai bus pasiekti šie tikslai, „vandenilio ekonomika“mums bus daug arčiau, nei dabar galima įsivaizduoti.
Kaip tai paveiks pasaulio naftos ir dujų rinkas? Ką tai reikš Rusijos ekonomikai? Kaip mes galime rasti savo vietą vandenilio ekonomikos pasaulyje? Visa tai yra klausimai, į kuriuos atsakymus reikia paruošti dabar.