Водород вместо нефти, газа и угля — новый тренд в Европе | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В Европе явно назревает водородный бум. Во всяком случае, в разных странах к нему начинают активно готовиться. В последнее время в СМИ появляется все больше сообщений о пилотных проектах с водородом — и все чаще мелькает химическое обозначение этого газа: h3.

Кто претендует на титул «водородная держава №1»

Так, в Германии сооружается крупнейшая в мире установка по его производству методом электролиза и стартует эксперимент по частичному замещению водородом природного газа в отоплении жилья. Над этим же, над заменой метана на h3 в газопроводной сети, работают и в Великобритании. В Нидерландах и Бельгии собираются протестировать речное судно на водородном топливе и создать для него систему заправки. 

Себастьян Курц обещает превратить Австрию в мирового лидера в области водородных технологий

В Австрии три ведущих концерна готовят сразу несколько совместных пилотных проектов, в том числе по использованию водорода вместо угля при производстве стали, а бывший и, вероятно, будущий канцлер, консерватор Себастьян Курц в ходе избирательной кампании выдвигает лозунг превращения своей страны в «водородную державу №1». На эту же роль претендует и Франция. Да и Германия вполне сможет побороться за такой титул.  

Пригородные электрички на водороде: лидирует ФРГ 

Ведь два пока единственных в мире водородных поезда Coradia iLint эксплуатируются именно в Германии. Более того, они уже успешно отработали свои первые 100 тысяч километров. Это произошло в июле, спустя десять месяцев после начала регулярной перевозки пассажиров по стокилометровому маршруту между городами Бремерхафен, Куксхафен, Букстехуде и Бремерфёрде. 

До конца 2021 года на этой не электрифицированной железнодорожной линии на северо-западе страны в федеральной земле Нижняя Саксония собираются полностью отказаться от дизельных локомотивов, заменив их на 14 поездов, вырабатывающих электроэнергию в топливных элементах в ходе химической реакции между водородом и кислородом. Вместо выхлопов получается вода.

Пригородная водородная электричка Coradia iLint эксплуатируется в Германии с сентября 2018 года

Такие же водородные электрички решили использовать и в федеральной земле Гессен. В мае выпускающий их французский концерн Alstom получил заказ объемом в 500 млн евро на 27 поездов, которые с 2022 года планируется использовать для пригородного сообщения с горным массивом Таунус к северо-западу от Франкфурта-на-Майне.

В результате ФРГ станет бесспорным мировым лидером в области водородного железнодорожного транспорта. Тем более, что интерес к инновационным поездам Alstom проявляют и другие федеральные земли. С некоторыми из них, сообщил глава германского филиала концерна Йорг Никутта (Jörg Nikutta) агентству dpa, он ведет сейчас «активные переговоры».  

Эксперименты с водородом в газовой сети

Немцев и в целом европейцев водород привлекает, прежде всего, из экологических соображений. При использовании h3 в атмосферу не выделяется углекислый газ CO2, самый большой виновник в парниковом эффекте и глобальном потеплении, так что более широкое внедрение водородных технологий поможет странам ЕС выполнить обязательства, взятые на себя в рамках Парижского соглашения по климату (Германия, к примеру, их пока не выполняет).

Но есть и экономический интерес. Он связан с тем, что использование такого возобновляемого источника энергии, как водород, снижает потребность в ископаемых энергоносителях, чаще всего импортируемых (в том числе из России). Например, в нефти и нефтепродуктах, на которых работают, скажем, дизельные локомотивы в том же Таунусе на не электрифицированных маршрутах.   

Впрочем, немецкая компания Avacon, начинающая пилотный проект по примешиванию к природному газу до 20 процентов водорода, в своих заявлениях говорит исключительно о защите климата. Эксперимент призван доказать, что к используемому для отопления газу можно добавлять не до 10 процентов h3, как предписывают действующие нормы, а в два раза больше. В результате сократится выброс CO2, поскольку будет сжигаться меньше углеводородного топлива.

Масштабы эксперимента скромные: он проводится в одном из районов городка Гентхин в восточногерманской земле Саксония-Анхальт. Выбрали это место потому, что имеющаяся здесь газовая инфраструктура по своим техническим характеристикам наиболее типична для всей сети компании Avacon. «Поскольку зеленый газ будет играть все более важную роль, мы хотим переоснастить свою газораспределительную сеть так, чтобы она была приспособлена к приему как можно более высокой доли водорода», — поясняет стратегическую цель эксперимента член правления Avacon Штефан Тенге (Stephan Tenge).   

Power to Gas: возобновляемая энергия, электролиз, «зеленый водород«

Под «зеленым газом» он подразумевает «зеленый водород»: так принято называть тот h3, который образуется наряду с кислородом O2 при электролизе обычной воды. Процесс этот технически весьма простой, но очень энергоемкий. Однако если использовать для него излишки электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников — ветер и солнце, то получается безвредное для климата топливо, произведенное без выбросов в атмосферу CO2.

НПЗ Shell в Весселинге: здесь будет крупнейшая в мире установка P2G по производству водорода

Собственно, начавшееся уже несколько лет назад распространение в Европе этой технологии, получившей название Power to Gas (P2G), и лежит в основе растущего европейского интереса к водороду. Так, в конце июня британо-нидерландский концерн Shell при финансовой поддержке Евросоюза (ЕС предоставил 10 из 16 млн евро) начал в Германии на территории своего нефтеперерабатывающего завода в Весселинге под Кёльном строительство крупнейшей в мире установки по производству водорода методом электролиза. До сих пор его получают здесь из природного газа.

После ввода в эксплуатацию во второй половине 2020 года мощность установки, сообщает Shell, составит ежегодно 1300 тонн водорода, который будет использоваться главным образом в производственных процессах на самом НПЗ. Но часть пойдет на то, чтобы превратить территорию между Кёльном и Бонном в модельный регион по внедрению h3, в том числе как топлива для автобусов, грузовых и легковых автомобилей, возможно — для судов, ведь Рейн в непосредственной близости.      

Будет ли Великобритания отапливаться водородом?

Тем временем в третьем по размерам британском городе Лидсе энергетическая компания Northern Gas Networks готовит пилотный проект под многозначительным названием h31, который схож с тем, что проводится в немецком Гентхине, но значительно превосходит его по масштабам. Конечная цель: во всем городе полностью перевести отопление с природного газа, метана, на водород. Морские ветропарки для его производства методом электролиза имеются.

А соответствующие нагревающие воду бойлеры вот уже три года разрабатывает в английском городе Вустере филиал немецкой фирмы Bosch Termotechnik. Его глава Карл Арнцен (Carl Arntzen) рассказал газете Die Welt, что правительство Великобритании до самого последнего времени собиралось снижать значительные выбросы CO2 путем перевода отопительных систем по всей стране с газа на электричество, однако в этом году министерство экономики очень заинтересовалось водородной идеей.

Перед Northern Gas Networks и другими британскими газовыми компаниями это открывает перспективу перепрофилировать и тем самым сохранить имеющуюся газораспределительную систему, которая в случае электрификации отопления оказалась бы ненужной.

Водородные автомобили: высоки ли их шансы? 

Пока британское правительство только присматривается к водороду, лидер австрийских консерваторов Себастьян Курц идеей его широкого внедрения уже настолько увлекся, что сделал ее одним из своих предвыборных лозунгов. Его шансы выиграть в сентябре парламентские выборы и вновь возглавить правительство весьма высоки. И тогда, надо полагать, различные водородные проекты могут рассчитывать на активную поддержку Вены.

А конкретные проекты уже есть, поскольку три ведущие промышленные компании страны — энергетическая Verbund AG, нефтегазовая OMV и металлургическая Voestalpine — решили совместно форсировать внедрение в Австрии водородных технологий. Первый совместный проект стоимостью 18 млн евро (12 млн из них предоставил ЕС) будет реализован в Линце уже к концу 2019 года: там речь идет о замене угля на водород при производстве стали. А НПЗ Schwechat близ Вены планирует для собственных нужд наладить производство h3 методом электролиза — как Shell близ Кёльна.

Увлечение водородом обрело в Европе уже такие масштабы, что консалтинговая компания Boston Consulting Group (BCG) сочла нужным предупредить об опасности завышенных ожиданий и ошибочных инвестиций. Наилучшие перспективы «зеленый водород» имеет в промышленности, а также на грузовом, воздушном и водном транспорте, рассказал газете Handelsblatt Франк Клозе (Frank Klose), соавтор только что опубликованного исследования BCG.

А вот у легковых машин на водороде шансы на успех (пока, во всяком случае) представляются минимальными, хотя японская компания Toyota и собирается расширять их выпуск. На 1 января 2019 года в Германии, к примеру, было зарегистрировано всего-то 392 автомобиля, работающего на h3. У электромобилей, не говоря уже о гибридах, перспективы явно лучше. 

______________

Подписывайтесь на

 наши каналы о России, Германии и Европе в | Twitter | Facebook | YouTube | Telegram 

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

Водород — будущее авиации?

Американский стартап с российскими корнями ZeroAvia привлек свыше 24 млн долларов. Одним из инвесторов стал фонд, финансируемый Биллом Гейтсом. ZeroAvia разрабатывает водородные авиадвигатели. Компания планирует вывести свою продукцию на рынок в 2024 году

Валерий Мифтахов. Фото: скриншот видео Val Miftakhov/YouTube

Стартап ZeroAvia основал несколько лет назад уроженец Челябинска Валерий Мифтахов, который в конце 90-х окончил МФТИ и переехал в США. В сентябре прошлого года прошло первое успешное испытание прототипа водородного двигателя на небольшом самолете Piper Malibu. В качестве топлива использовался сжиженный водород. Он хранился в трех емкостях, установленных вместо кресел в салоне.

Стартап привлек 24,3 млн долларов от фонда Билла Гейтса Breakthrough Energy Ventures и ряда других инвесторов, сообщается в пресс-релизе компании. Как рассказывал в интервью Inc. Russia сам Мифтахов, его ближайшая цель — создать водородный газотурбинный двигатель, который можно использовать в самолетах на 20-30 мест. Эксперименты по использованию водородного топлива в авиации проводились еще в конце 80-х годов прошлого века, рассказывает экс-конструктор ОКБ «Сухой» Вадим Лукашевич.

Вадим Лукашевич экс-конструктор ОКБ «Сухой»

Водородный двигатель ZeroAvia не выбрасывает углекислый газ. И вреда от него меньше, чем от обычных авиадвигателей, работающих на керосине. Но негативное воздействие на окружающую среду все-таки есть. В продуктах сгорания смеси воздуха и водорода есть оксиды азота, а их безопасными тоже не назовешь.

Само производство водорода тоже не является экологически чистым. А для коммерческой эксплуатации водородных авиадвигателей потребуется соответствующая инфраструктура. Как минимум, водород нужно получить и доставить до аэропортов. И еще одна проблема — водород на борту самолета занимает больше места, чем керосин. Соответственно, полезная нагрузка снижается.

Комментирует профессор кафедры технологии изотопов и водородной энергетики РХТУ имени Менделеева Михаил Розенкевич.

— Либо его надо хранить в жидком состоянии — это очень низкие температуры, либо его надо сажать на какие-нибудь гибриды. Но там большой удельный вес самого гибрида и небольшие количества водорода. Есть проблемы, каким образом сделать так, чтобы этот самолет, который летит, не был загружен аккумулятором водорода только. А хранить жидкий водород тоже не очень простое удовольствие.

— Если сравнивать с традиционными жидкими углеводородами, то водород, получается, не дешевле?

— Откуда брать-то водород? Его придется получать из традиционных углеводородов, скорее всего. Либо из воды. Но получать водород из воды — это пока еще не очень простая задача. Ясно, что можно делать методом электролиза, но это очень затратно энергетически.

Сами самолеты ZeroAvia не производит и не планирует, речь идет только о двигателях. Компания уже сотрудничает с British Airways. И основатель стартапа Валерий Мифтахов уверен, что в будущем крупные производители, такие как Airbus и Boeing, тоже перейдут на водородное топливо.

Добавить BFM.ru в ваши источники новостей?

Itochu и Air Liquide построят в Японии завод по производству сжиженного водорода

Мощность завода составит порядка 30 т/сутки сжиженного водорода — этого объема хватит на полную заправку 42 тыс. водородных автомобилей.

Токио, 26 фев — ИА Neftegaz.RU. Itochu и Air Liquide подписали Меморандум о взаимопонимании по строительству крупнейшего в Японии завода по производству сжиженного водорода. 
Об этом 26 февраля 2021 г. сообщила японская Itochu. 

Подробности проекта

Завод построят в промышленном центре страны в регионе Чубу.
Окончание строительства — 2^я половина 2020^х гг.
Будут применены технологии, используемые при производстве сжиженного природного газа (СПГ).
Проектная мощность — до 30 т/сутки сжиженного водорода — этого объема хватит на полную заправку 42 тыс. водородных автомобилей.
На данный момент в Японии всего производится порядка 44 т/сутки сжиженного водорода.

В рамках МоВ компании будут совместно: 

• изучать конкурентоспособное производство водорода, 
• изучать систему поставок, 
• расширять свой бизнес водородных станций в Японии, 
• также создавать цепочку поставок водорода с прицелом на импорт в Японию.

СПГ рассматривается как один из вариантов, которые будут использоваться для производства голубого водорода.
Газ обычно используется для производства водорода из фоссильного топлива с сокращением выбросов СО ₂  за счет улавливания, использования и хранения углерода.

Премьер-министр Японии Е. Суга в своей 1^й программной речи в октябре 2020 г. поставил задачу свести в стране к 0 выбросы углекислого газа в атмосферу к 2050 г., в т. ч. за счет развития зеленой энергетики.
В декабре 2020 г. стало известно, что Япония к 2030 г. в рамках политики по снижению выбросов углекислого газа намерена значительно увеличить долю использования водорода в энергетике и довести ее до 10 млн т/год.
Помимо генерации электроэнергии Япония намерена широко использовать водород на транспорте, в т.ч. на городских автобусов, а с 2025 г. на грузовых судах.

На этом фоне Россия уже ведет переговоры с Японией по поставкам водорода.
Переговоры ведутся с Министерством экономики, торговли и промышленности Японии и рядом японских компаний, в т.ч. Kawasaki Heavy Industries.
Русатом Оверсиз и Агентство по природным ресурсам и энергетики Министерства экономики, торговли и промышленности Японии в сентябре 2019 г. подписали в г. Токио соглашение о сотрудничестве в сфере совместной разработки ТЭО пилотного экспортного проекта экспорта водорода из России в Японию.
В пилоте рассматривается возможность производства водорода для японского рынка методом электролиза, т.е. наиболее экологичного и дорогого «зеленого» водорода.
Росатом рассчитывает завершить подготовку ТЭО поставок водорода из России в Японию в 2021 г.

Водородная энергетика в России

Энергостратегия РФ предполагает экспорт 200 тыс. т/год водорода к 2024 г. и 2 млн т/год водорода к 2035 г.
В июле 2020 г. Минэнерго внесло в правительство проект плана мероприятий по развитию водородной энергетики в 2020-2024 гг.
В октябре 2020 г. правительство РФ утвердило план мероприятий по развитию водородной энергетики до 2024 г.
В частности утвержденный план мероприятий включает в себя:

• совершенствование нормативной базы и техрегулирования производства, транспортировки, хранения и использования водорода;
• разработку мер поддержки по реализации приоритетных пилотных проектов в области производства энергетического водорода, в т.ч. и по созданию опытно-промышленных установок;
• разработку мер государственной поддержки экспорта энергетического водорода.

Российские нефтегазовые и энергетические компании уже приступили к НИОКР в водородной энергетике.
Первым производителем водорода в 2024 г. помимо Росатома может стать Газпром.
Заинтересованность водородной энергетикой проявляют Роснефть и НОВАТЭК.

Благодаря производству водорода, РФ сможет сохранить свою углеводородную экономику и при этом не остаться в стороне от мировой повестки по сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу.

Сжиженный водород (Lh3) — топливо будущего — Сайт для моряков МОРЯКАМ.РФ

Сжиженный водород (Lh3) станет топливом уже недалёкого будущего. Правительство Японии и представители морской индустрии вместе стремятся к развитию логистических цепочек без выброса парниковых газов в атмосферу. Подобный проект планируется осуществить к Олимпийским играм 2020 года в Токио, а наследие Олимпиады будет использоваться для производства энергии в последующее время после завершения игр.

На самом деле, всё начинается с добычи бурого угля (лигнита) в Австралийском штате Виктория, где находится изобилие этого сырья. Уголь будет разделён на составные элементы, при помощи высоко температурного процесса газификации с захватом углерода и накоплением парниковых газов, что важно для достижения цели «без выброса газов». Сжижение и хранение водорода будет происходить при температуре -253 градуса Цельсия. Затем сжиженный водород будет перевезён в Японию при помощи специального Lh3 танкера, а далее газ будет распределён между японскими электростанциями для генерирования электроэнергии.

Многие технологии этого проекта под названием «Водородный Путь» (Hydrogen Road) уже были испытаны и опробованы на LNG танкерах, ранее построенных компанией Kawasaki (KHI), а также в Японской космической программе. Компания Kawasaki уже имеет более чем 20 лет опыта работы в обращении с ракетным топливом, которое хранится в специальных танках с двойными стенками из нержавеющей стали, между которыми находится вакуум для тепло-изоляции сниженного газа. Эта же технология будет применена на Lh3 танкере, который будет построен на верфи KHI. Тем временем, японский порт Кобе предоставит подходящее место для Водородного терминала. Сейчас идёт разработка этого терминала, который должен быть построен к 2020 году. В компания KHI уверены в развитии полной логистической цепочки для поставки водородного топлива в течении трёх лет до предстоящих Олимпийских игр в Токио.

При использование водорода в качестве топлива нет никакого выброса парниковых газов, потому что продуктом реакции горения водорода является вода. У водорода по сравнению с другим энергоносителями есть два плюса: это экологически чистое и очень эффективное топливо. Специалисты говорят, что сжиженный водород, произведённый из бурого угля будет иметь конкурентоспособную стоимость по сравнению с другими энергоносителями. Изобилие залежей бурого угля в Австралии может гарантировать полное энергообеспечение Японии на 200 лет. Это означает, что существуют реальные преимущества заниматься этим проектом. Сегодня водород используется в качестве ракетного топлива. Toyota Motor уже занимается разработкой автомобилей на водородном топливе.

Япония рассчитывает сделать водород экономически выгодной альтернативой сжиженному метану к 2030 году

Не секрет, что главным препятствием на пути широкого применения водорода в качестве топлива сейчас является высокая стоимость не только его добычи, но и логистики. В сжиженном виде водород требует сохранения температуры минус 253 градуса Цельсия. Япония надеется, что к концу десятилетия рынок водородного топлива достигнет состояния, которое позволит ему конкурировать с ископаемыми видами топлива.

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Власти страны, как отмечает Nikkei Asian Review, на следующий год заложили в бюджет не менее $800 млн на развитие водородной экосистемы в качестве экологически чистого источника электроэнергии. Почти $290 млн из этой суммы будут потрачены на субсидирование покупки транспорта на водородных топливных ячейках и строительство заправочных станций, которых сейчас по всей стране насчитывается не более 135 штук. Сейчас в Японии зарегистрировано 3757 машин на водородных топливных ячейках, большинство из них принадлежит государственным структурам, ведь даже правительственная субсидия на покупку такой машины сохраняет её среднюю цену на уровне $68 000.

Представленный недавно «водородомобиль» Toyota Mirai второго поколения стоит в два раза больше электромобиля Nissan Leaf, при этом для преодоления 850 км на первом нужно потратить около $65, а полная зарядка электромобиля Nissan на сумму $18 позволяет ему преодолеть 570 км. В целом, как отмечают японские аналитики, чтобы сделать водород экономически привлекательной альтернативой сжиженному природному газу, нужно уменьшить стоимость водорода в пять раз, до 20 центов за кубометр. По их мнению, этого можно добиться к 2030 году, но при этом нужно значительно увеличить объёмы потребления водорода за счёт развития инфраструктуры и применения рациональных методов добычи данного топлива. Рынок должен потреблять по 10 млн тонн водорода в год, чтобы он стал таким же доступным, как ископаемые виды топлива.

Хотя водород и является самым распространённым химическим элементом во Вселенной, человечество пока не научилось его добывать по приемлемой цене. Японцы рассчитывают на первом этапе получать водород из бурого угля австралийского происхождения, а затем транспортировать его на специальных танкерах по морю в Японию. На всю страну пока имеется один такой танкер, обеспечивающий возможность хранения сжиженного водорода при температуре минус 253 градуса по шкале Цельсия. Некоторые компании предлагают смешивать газообразный водород с толуолом — в этом случае для хранения и транспортировки такого топлива можно использовать уже существующую инфраструктуру, знакомую по углеводородным источникам энергии.

Извлечение водорода из некоторых видов ископаемых подразумевает необходимость улавливания парниковых газов, которые становятся побочным продуктом производства. Поскольку человечество взяло курс на снижение выбросов углекислого газа, то с экологической точки зрения подобный метод добычи водорода вызывает ряд серьёзных вопросов.

Альтернативой может стать использование аммиака в качестве топлива. Это соединение азота и водорода при сжигании не формирует углекислого газа. Его проще превратить в жидкое состояние, чем водород, а затраты на создание инфраструктуры будут гораздо ниже.

И всё же, пока японские власти намереваются финансировать программу перехода на водородное топливо. К 2025 году количество автомобилей на водородном топливе должно увеличиться до 200 тысяч штук. У данного источника электроэнергии будет своя специализация: водород имеет смысл использовать на тяжёлом транспорте вроде строительной техники, автобусов, поездов, кораблей и самолётов. Компактные электромобили вполне могут довольствоваться тяговыми батареями. Электростанции в будущем тоже могут быть переведены на генерацию электричества из запасов водорода, если условия не позволяют привлекать для этого энергию Солнца или ветра.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Kawasaki построила первый в мире терминал по приему сжиженного водорода

В шаровом резервуаре терминала в Кобе может хранится до 2250 куб. м сжиженного водорода

Промышленная группа Kawasaki Heavy Industries, Ltd. в декабре прошлого года завершило строительство терминала Lh3 в Кобе (Hy touch Kobe) – первого в мире терминала для приема сжиженного водорода. Терминал построен по заказу HySTRA (Ассоциации технологических исследований цепочки поставок водородной энергии без выбросов CO2). На объекте тогда же приступили к пуско-наладочным работам и демонстрационным испытаниям, сообщает пресс-служба застройщика.

Испытания проводятся в рамках проекта, финансируемого «Организацией по развитию энергетики и промышленных технологий» (NEDO), который направлен на создание цепочки поставок морским транспортом водорода на основе неиспользованного бурого угля. Сжиженный водород будет доставляться из Австралии в Японию.

На территории терминала Lh3 по импорту сжиженного водорода в Кобе расположен резервуар шарового типа для хранения сжиженного водорода объемом 2 500 тыс. куб. м для хранения до 2 250 куб. м. Это самый большой резервуар такого типа в Японии. Оборудование включает систему погрузочных рукавов, специально разработанную для перекачки сжиженного водорода между наземными объектами и судами. Резервуар для хранения водорода обеспечивает стабильное длительное хранение криогенного сжиженного водорода при температуре -253°C, что составляет одну восьмисотую от первоначального объема.

Резервуар имеет двухслойную структуру с вакуумной изоляцией, включающую внутреннюю и внешнюю оболочки с герметизированным слоем между ними для предотвращения передачи тепла извне. Кроме того, резервуар имеет шаровую форму, которая является наилучшим решением для снижения теплопередачи. Сферическая конструкция была выбрана Kawasaki на основе 30-летнего опыта успешной эксплуатации аналогичных танков, поставленных Kawasaki в 1980-х годах космическому центру Танегасима, находящемуся в ведении Национальное агентство космического развития Японии (NASDA), входящего в JAXA (Агентство аэрокосмических исследований Японии).

Также эксплуатационные испытания, проведенные на резервуаре терминала Kobe Lh3 Terminal, подтвердили его высокую теплоизоляционную способность и функциональную стабильность.

В дальнейшем Kawasaki будет использовать технологии для хранения сжиженного водорода, разработанные в рамках этого проекта, для создания резервуаров еще большего размера с целью реализации технологий транспортировки большого объема водорода, необходимых для перехода к использованию водородного топлива в более широких масштабах.

Kawasaki Heavy Industries является старейшей японской компанией. Начало ей было положено в 1878 году, с создания судостроительной верфи. Корпорация Kawasaki работает во многих промышленных сегментах: ее компании строят суда, морские шельфовые конструкции, промышленные роботы, гидроциклы, тракторы и поезда, двигатели, оружие, лёгкие самолёты и вертолёты, а также детали для самолётов, мотоциклы и мотовездеходы.

Россия запланировала зарабатывать на экспорте водорода до $100 млрд в год :: Бизнес :: РБК

Как нарастить экспорт водорода

В России будут развивать технологии производства как «зеленого», так и «голубого» водорода, заявлял глава Минпромторга Денис Мантуров 13 апреля на конференции Ассоциации европейского бизнеса. По его словам, водород будет использоваться для нужд автотранспорта наряду с другими видами газомоторного топлива (сжиженный и компримированный, или сжатый, природный газ).

Читайте на РБК Pro

Сейчас в России нет промышленных проектов по производству «зеленого» водорода, говорил РБК глава столичного дептранса Максим Ликсутов. «Росатом» производит в год 4,2 тыс. т «желтого» низкоуглеродного водорода, уточняет доцент базовой кафедры возобновляемых источников энергии Российского государственного университета нефти и газа им. Губкина Владислав Карасевич. По его данным, российская нефтяная, атомная и аграрная промышленность производит около 3 млн т «серого» водорода в год для собственных нужд. Ежегодный же экспорт и импорт — это лишь 5 т, добавляет он.

По оценкам Международного энергетического агентства, стоимость производства «зеленого» водорода составляет от $2 до $7 за килограмм, «синего» — $1,6 за 1 кг. Именно высокая себестоимость служит причиной ограничения спроса на экологически чистый водород. Минэнерго ожидает, что благодаря развитию и удешевлению технологий ВИЭ и атомной энергии стоимость производства водорода в России методом электролиза воды, пиролиза или паровой конверсии метана упадет на 30%. Даже сейчас методом электролиза воды его выгоднее производить в России ($4 за килограмм), чем в Азии, где это стоит $7–8 за килограмм, указано в проекте Концепции развития водородной энергетики.

Концепция предусматривает, что уже к 2024 году экспорт экологически чистого водорода из России вырастет до 200 тыс. — 1 млн т, принося производителям доходы в размере от $0,6 млрд до $3,3 млрд, а к 2035 году поставки достигнут 2–7 млн т с $7,8–21,1 млрд доходов. К 2050 году в зависимости от сценария доходы могут вырасти до $23,6–100,2 млрд в год, прогнозируется в документе.

Россия нацелена занять 20% мирового рынка водорода к 2030 году, говорил замглавы Минэнерго Павел Сорокин на коллегии министерства 12 апреля. «Мы считаем, что это (экспорт из России «зеленого» водорода. — РБК) в 2035 году может быть от 1 млн до 2 млн т в «низком» сценарии, до 7 млн т — при более активном бурном развитии [спроса на водород в мире]», — сказал он.

KPMG оценила ущерб для России от введения углеродного налога в ЕС

По данным Минэнерго, спрос на экологически чистый водород может существенно вырасти из-за планов Евросоюза к 2050 году достичь полной углеродной нейтральности (равенства вредных выбросов, выделяемых в атмосферу и извлекаемых оттуда). Частью «зеленых» инициатив ЕС является введение трансграничного углеродного налога — пошлины на импортируемые товары с большим углеродным следом. Этот налог может обойтись российским экспортерам от €33 млрд до €50,6 млрд до 2030 года, оценивали эксперты KPMG.

Кто планирует производить экологичный водород в России

Для достижения амбициозных целей в области производства и экспорта экологичных типов водорода Минэнерго к 2024 году предлагает создать четыре кластера по географическому принципу — Северо-Западный, Восточный, Арктический и Южный. Ведомство считает необходимым предоставить производителям меры господдержки: от специальных инвестконтрактов и возмещения части затрат на производство высокотехнологичной продукции до возмещения части затрат на купонный доход по «зеленым» облигациям, средства от продажи которых пойдут на финансирование таких проектов.

Для выполнения целей, указанных в проекте Концепции развития водородной энергетики, необходимо уже сейчас значительно активизировать работу по созданию мощностей для производства водорода, ориентированных на экспорт, а также договориться с заинтересованными потребителями и определить возможные варианты его транспортировки, замечает Карасевич.

«Росатом» к лету 2021 года рассчитывает представить результаты технико-экономического обоснования пилотного проекта поставок в Японию водорода, произведенного методом электролиза, сообщил 26 марта вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин, выступая на вебинаре «Водородная стратегия и ключевые тренды энергоперехода». В феврале «Росатом» сообщал, что способен обеспечить до 40% спроса Японии на водород до конца ближайшего десятилетия. В качестве приоритетного сценария экспортного японского проекта рассматривается организация производства сжиженного водорода на территории Сахалинской области и поставок его по морю в Японию. Кроме того, компания планирует в тестовом режиме запустить поезда на водороде на Сахалине.

Замглавы правления «Газпрома» Олег Аксютин в конце марта говорил, что компания планирует экспортировать водород в страны Азии. «Особый интерес представляет возможность производства водорода на территории Дальнего Востока методом парового риформинга метана с обеспечением улавливания и захоронения диоксида углерода («синий» водород. — РБК) и последующим экспортом водорода в страны-потребители (Япония, Южная Корея, Китай)», — отмечал он, не уточняя сроков начала экспорта.

Крупнейший в России производитель сжиженного природного газа НОВАТЭК вместе со своим французским партнером Total прорабатывает проект улавливания CO₂ на Ямале и создания производств водорода для собственных нужд и на продажу, указывал начальник управления по связям с инвесторами компании Александр Назаров на конференции Московской школы управления «Сколково». Тогда же президент BP Russia Дэвид Кэмпбелл сказал, что британский мейджор заинтересован в сотрудничестве с российскими компаниями в проектах по производству водорода и развития технологии улавливания и хранения СО₂. Сама компания собирается построить завод по производству «голубого» водорода в Великобритании.

РБК направил запросы в пресс-службы «Росатома», «Газпрома» и НОВАТЭКа по поводу их участия в разработке Концепции развития водородной энергетики и планов по производству и экспорту водорода до 2050 года.

Водород для транспорта

В конце 2020 года президент Владимир Путин дал поручение правительству создать городской автобус на водородном топливе. «Нужно обязательно <…> к 2023 году сделать городской автобус на водородном носителе», — заявил он во время совещания с премьером Михаилом Мишустиным. Власти Москвы в ближайшие 30 лет намерены ввести в действие водородные автобусы в рамках стратегии развития сети экологически чистого транспорта, говорится в колонке главы столичного дептранса Максима Ликсутова для РБК. Он мотивировал это необходимостью снижения выбросов парниковых газов в рамках Парижского соглашения по климату и планами Москвы по замене парка дизельных автобусов.

Жидкий водород — обзор

Химические / тепловые системы

○

Хотя хранение жидкого водорода может обеспечить высокоэффективные и недорогие транспортные средства, соображения безопасности, вероятно, не позволят широко использовать его.

○

Хранение гидрида металла сопоставимо с современными аккумуляторными системами, но наличие водорода и его стоимость являются основными препятствиями.

○

Тепловое накопление — это исследовательская система, которая может быть сопоставима с современными аккумуляторными автомобилями; однако безопасность, средства тепловой перезарядки и разработка двигателя Стирлинга являются ключевыми проблемами.

Вторую презентацию о механизмах накопления энергии, используемых для транспортировки, сделал профессор Роберт Макэлеви из Технологического института Стивенса. Он начал с того, что в течение последних 60 лет автомобильные транспортные средства приводились в движение почти исключительно на нефтяном топливе. Однако теперь, в результате неопределенности в отношении зарубежных источников нефти и стремительного роста цен, необходимо разработать жизнеспособную альтернативу автомобилям, работающим на бензине.

Одной из альтернатив является класс транспортных средств, в которых используются бортовые накопители энергии, содержащие энергию, полученную из ненефтяных источников.Примеры таких транспортных средств включают электромобили, автомобили, работающие на водороде, и транспортные средства с маховиком. Простая аналитическая модель была разработана и успешно применена для оценки этих альтернативных транспортных средств.

Модель позволяет связать общую массу транспортного средства и потребление энергии с помощью линейных алгебраических уравнений с компонентами транспортного средства и характеристиками производительности. Эти уравнения использовались для прогнозирования массы альтернативных транспортных средств и энергопотребления в будущих временных рамках, а также для прогнозирования влияния добавления маховика с трансмиссией на общую массу транспортного средства и потребление энергии.Результаты модели могут обеспечить рациональную основу для инвестиций в исследования и разработки и другого анализа политики, связанной с продвижением альтернативных транспортных средств.

Доктор Рональд Смелт, бывший главный научный сотрудник Lockheed Aircraft Co., обсудил влияние энергетического кризиса на автомобильную промышленность с точки зрения производителя автомобилей. В контексте международного предложения и спроса на автомобили важным вопросом при оценке проникновения электромобилей на рынок становится то, какие страны в первую очередь перейдут с нефти на альтернативные источники энергии.Второстепенный вопрос — какие альтернативные виды топлива будут использоваться.

Рассуждая на основе прошлого опыта, доктор Смелт пришел к выводу, что, во-первых, должна быть сильная потребность (например, нехватка нефти). Во-вторых, страна должна иметь возможность производить и использовать технологию. В-третьих, жители страны не должны преодолевать большие расстояния.

В ходе обсуждения, последовавшего за презентацией доктора Смелта, члены комиссии согласились, что его подход был полезен для определения параметров, которые необходимо учитывать при оценке проникновения на рынок.Доктор Смелт отметил, что моделисты обычно сосредотачивают свое внимание на Соединенных Штатах. Однако Соединенные Штаты, скорее всего, будут последней страной, которая перейдет на широкое использование электромобилей из-за возможностей, предлагаемых синтетическим топливом, полученным из угля, сланца и биомассы.

Затем д-р Джозеф Эсбери из Аргоннской национальной лаборатории сделал презентацию о механизмах накопления энергии в зданиях. Недавняя работа группы по оценке аргоннских хранилищ была сосредоточена на оценке технологий нагрева и охлаждения аккумуляторов, включая аккумулирующее электрическое отопление, двухвалентную систему отопления (например,г., масляный, электрический), электрические тепловые насосы и солнечные энергетические системы. Общая стоимость предоставления услуг по обогреву и охлаждению помещений с помощью систем хранения тепловой энергии сравнивалась со стоимостью предоставления этих услуг с использованием конкурирующих технологий.

Признавая, что электрическая энергия не оценивается по истинной предельной стоимости, Аргонн разработал метод расчета стоимости электроэнергии для определения общей стоимости услуги. В тематическом исследовании этой проблемы использовалась аргоннская модель распределения затрат SIMSTOR для оценки затрат на коммунальные услуги в зонах обслуживания по всей стране.Анализ двух зон коммунальных услуг (северо-восточный регион, обслуживаемый электроснабжением, пиковая нагрузка которого приходится на зимний отопительный сезон; и средний атлантический регион, обслуживаемый коммунальным предприятием с летним пиком), показал, что системы хранения и двухвалентные системы являются наиболее эффективные технологии в зоне обслуживания в зимний период, а тепловой насос в сочетании с накопителем — это самая дешевая технология в зоне обслуживания, обеспечиваемой коммунальным предприятием в период летнего пика (см. Таблицу MA.1 и MA.2). Стоимость энергоснабжения включает в себя расходы на коммунальные услуги и двойное топливо. Для согласованной оценки единиц капитала на обеих сторонах счетчика электроэнергии годовые затраты потребителя рассчитываются на основе той же нормы возмещения капитала, которая используется для электроэнергетического предприятия.

Приложение MA.1. Годовая стоимость для различных технологий отопления и охлаждения — зона обслуживания в зимний период (затраты на коммунальные услуги с обеих сторон счетчика)

Приложение MA. 2. Годовая стоимость различных технологий отопления и охлаждения — зона обслуживания в летний период (затраты на коммунальные услуги с обеих сторон счетчика)

Dr.Эсбери также кратко рассказал о работе Аргонна по сезонному хранению для 100-процентного обогрева зданий и использованию солнечной энергии для обогрева помещений.

Доктор Хайнц Пфайфер из Пенсильванской энергетической и световой компании представил свой доклад по оценке систем хранения энергии для электроэнергетических предприятий. Он отметил, что электроэнергетика представляет собой большой потенциальный рынок для подходящих передовых систем хранения. Такие системы, должным образом рассчитанные на ежедневные или еженедельные циклы хранения, могут быть альтернативой блокам первичной генерации для режимов пиковой или промежуточной генерации.Установки могут быть осуществлены на центральных генерирующих объектах или, в рассредоточенных блоках, для местоположений в сетях передачи и распределения или на территории заказчика. В целом, если подходящие технологии хранения могут быть разработаны и продемонстрированы, до 10 процентов установленного первичного генерирующего оборудования, необходимого электроэнергетическим компаниям в период 1985–1995 годов, могут быть заменены системами хранения.

Мощности накопителей, представляющие потенциальный интерес, будут варьироваться от 15 МВт для распределенных подстанций до нескольких тысяч МВт для крупных центральных станций.Для устройств потребуется длительность хранения от 2 часов до 2 дней, и они должны будут работать с соотношением времени заряда / разряда от 0,2 до 2,4. Такой широкий диапазон рабочих параметров предоставит широкие возможности для технологических инноваций.

Однако может быть гораздо меньше широты, если принять во внимание рабочие параметры. Маловероятно, что концепции запоминающих устройств получат серьезное внимание, если будущие потребности в доходах для покрытия их затрат не будут меньше, чем те, которые необходимы для предоставления сопоставимых услуг от оборудования первичного поколения.В той степени, в которой общая экономия в результате снижения затрат на топливо сопровождается более высокими начальными капиталовложениями, вполне вероятно, что для благоприятного рассмотрения систем хранения из-за проблем с приобретением капитала коммунальных предприятий потребуется значительно больше, чем преимущество в безубыточности затрат.

Потенциальные преимущества систем хранения для коммунальных служб достаточно велики, чтобы оправдать программу исследований и разработок, направленную на прояснение некоторых эксплуатационных неопределенностей, связанных с их использованием.Такая программа должна включать:

○

Установление количественных моделей влияния и преимуществ уровней емкости хранения на надежность услуг и оптимальное сочетание генерации и резервные запасы. Они должны включать подробные прогнозы спроса на период после 1990 года, отражающие вероятные изменения в характеристиках нагрузки коммунальных предприятий.

○

Развитие преимуществ рассредоточенного хранения в зависимости от географического положения полезности, землепользования и характеристик спроса.Это исследование должно проводиться на региональной, а не в среднем по стране основе.

○

Установление возможных взаимодействий между хранилищем, контролем нагрузки и более тяжелыми объектами между областями с разными характеристиками нагрузки.

○

Отношение распределенного хранения к распределенным системам генерации и общей энергии.

Параллельно с такими исследованиями существует потребность в поддержке исследований и разработок перспективных концепций хранилищ, чтобы обеспечить своевременную доступность опций коммунальных хранилищ с широким диапазоном рабочих характеристик.

Затем д-р Чарльз Джонсон из Университета Мэриленда представил свой доклад об установлении приоритетов для исследовательских проектов, который представляет собой сложную проблему для государственных и корпоративных плановиков. Крайняя неопределенность и существенные требования к информации затрудняют применение традиционных подходов к оптимизации и портфолио при выборе набора проектов. Университет Мэриленда разработал и применил метод приоритезации к проблеме выборки в исследованиях накопления энергии.

Сначала строится иерархическая структура, состоящая из общей цели и нескольких упорядоченных подцелей. На всех уровнях иерархии каждая пара элементов сравнивается с элементом, которому она способствует. Сравнения могут быть основаны на экспериментальных данных, модельных упражнениях, мнении экспертов или руководителей и предпочтениях общества. Затем сравнения суммируются в квадратной матрице с указанием задействованных соотношений. Векторы весов выводятся из этой матрицы и агрегируются для определения окончательных значений, которые используются для ранжирования альтернатив.

Образец иерархии был построен для сравнения восьми типов батарей, предлагаемых для использования на транспорте. Основными соображениями для этого рейтинга были электрические характеристики, аспекты окружающей среды и безопасности, затраты на разработку и временные рамки, а также рыночные аспекты. Что касается окончательной конструкции, предложения были запрошены у пользователей и руководителей программ Министерства энергетики.

Как сжижать водород | Sciencing

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Состоящий из одного протона и одного электрона, это самый легкий элемент, известный человечеству, и благодаря его способности переносить энергию наряду с его изобилием на Земле, водород может быть ключом к более чистому и эффективному источнику питания.Однако, когда дело доходит до сохранения водорода для использования, необходимо устранить препятствие: водород существует в виде газа по умолчанию, но наиболее полезен при хранении в виде жидкости. К сожалению, сжижение водорода не так просто, как превращение пара в жидкую воду. Для создания жидкого водорода требуется гораздо больше работы, но методы для этого существуют уже почти 150 лет, и ученые все время упрощают его.

TL; DR (слишком долго; не читал)

В то время как водород сжижается в основном для одновременного хранения большого количества элемента, жидкий водород используется в качестве криогенного хладагента, как компонент современных топливных элементов и как критически важный компонент. компонент топлива, используемого для питания двигателей космических кораблей.Чтобы сжижить водород, его необходимо довести до критического давления, а затем охладить до температуры ниже 33 градусов Кельвина.

Использование жидкого водорода

В то время как ученые все еще исследуют способы превратить водород в полезный крупномасштабный источник энергии, жидкий водород используется для множества применений. Наиболее известно, что НАСА и другие космические агентства используют комбинацию жидкого водорода и других газов, таких как кислород и фтор, для питания больших ракет, а за пределами атмосферы Земли водород, хранящийся в жидкой форме, используется в качестве топлива для движения космических аппаратов.На Земле жидкий водород также нашел широкое применение в качестве криогенного хладагента и в качестве компонента усовершенствованных топливных элементов, которые однажды могут привести в действие автомобили, дома и фабрики.

Превращение газа в жидкость

Не все элементы ведут себя одинаково в естественном диапазоне температур, атмосферного давления и силы тяжести Земли. Вода уникальна тем, что в этих условиях она может переключаться между твердым, жидким и газообразным состояниями, но железо по умолчанию является твердым, тогда как водород обычно является газом.Твердые вещества можно превратить в жидкости и, наконец, в газы, применяя тепло, пока элемент не достигнет точки плавления, а затем точки кипения, а газы работают в обратном порядке: независимо от элементного состава, газ можно сжижать, охлаждая его, превращаясь в жидкость в точке конденсат и твердое вещество в точке замерзания. Чтобы эффективно хранить и транспортировать водород для использования, газообразный элемент необходимо сначала превратить в жидкость, но такие элементы, как водород, которые существуют на Земле в виде газов по умолчанию, не могут быть просто охлаждены, чтобы превратить их в жидкости.Эти газы должны быть сначала сжаты, чтобы создать условия, при которых может существовать жидкий элемент.

При достижении критического давления

Температура кипения водорода невероятно низка — чуть ниже 21 градуса Кельвина (примерно -421 градуса по Фаренгейту) жидкий водород превратится в газ. А поскольку чистый водород невероятно легковоспламеняем, в целях безопасности первым шагом к сжижению водорода является доведение его до критического давления — точки, при которой, даже если водород достигает критической температуры (температуры, при которой одно только давление не может повернуть газ в жидкость), он будет переведен в жидкое состояние.Водород прокачивается через серию конденсаторов, дроссельных заслонок и компрессоров, чтобы довести его до давления 13 бар, что примерно в 13 раз превышает стандартное атмосферное давление Земли. Пока это происходит, водород охлаждается, чтобы сохранить его в жидкой форме.

Сохранение прохлады

Хотя водород всегда должен находиться под давлением, чтобы поддерживать жидкое состояние, процесс его охлаждения для сохранения жидкого состояния может отличаться. Могут использоваться небольшие специализированные охлаждающие устройства, а также мощные теплообменники, работающие параллельно с процессом повышения давления.В любом случае, водородный газ должен быть доведен до температуры не менее 33 градусов Кельвина (критическая температура водорода), чтобы стать жидкостью. Эти температуры должны поддерживаться постоянно, чтобы жидкий водород оставался в этой форме; при температуре чуть ниже 21 градуса Кельвина вы достигнете точки кипения водорода, и жидкий элемент начнет возвращаться в свое газообразное состояние. Такое поддержание температуры и давления делает хранение, транспортировку и использование жидкого водорода настолько дорогостоящим в настоящее время.

Впервые в мире по транспортировке жидкого водорода.

В мире происходит быстрое обезуглероживание; процесс происходит намного быстрее, чем предполагалось ранее. Таким образом, весьма вероятно, что в ближайшем будущем мы увидим членов SIGTTO (Общества международных операторов танкеров и терминалов), перевозящих наливом неуглеводородные газы, такие как жидкий водород (Lh3) и диоксид углерода (CO2), в качестве груза на борту. Построенные суда.

Поэтому мы с большим интересом отметили запуск первого в мире танкера с жидким водородом незадолго до Рождества 2019 года в Кобе, Япония.

Suiso Frontier предназначен для транспортировки сжиженного водорода (Suiso в переводе с японского означает водород). Груз Lh3 охлаждается до –253 ° C; при этой температуре водород находится под атмосферным давлением и занимает лишь 1/800 своего первоначального объема пара. Suiso Frontier имеет один резервуар типа C с вакуумной изоляцией объемом 1250 м3, поставка которого запланирована на конец 2020 года. После ввода в эксплуатацию Suiso Frontier будет транспортировать Lh3 из Австралии в Японию.

Suiso Frontier в день запуска [на фото выше].

Для этой торговли водород будет производиться на прототипе установки газификации бурого угля в порту Гастингс в Виктории, Южная Австралия. Приемный терминал Lh3 строится недалеко от Осаки в префектуре Кобе, и этот проект призван доказать возможность морских перевозок Lh3 в больших объемах.

При сгорании водород выделяет энергию и производит только воду — без парниковых газов. Это делает его очень благоприятным для изменения климата топливом.

С экологической точки зрения Lh3 классифицируется в зависимости от способа производства.В газификации бурого угля явно используется ископаемое топливо, хотя в данном случае австралийский завод строится с «улавливанием углерода» и хранением под землей на шельфе. Итак, этот груз называют «голубым водородом». «Серый водород» производится непосредственно из углеводородов, но без улавливания углерода. Производство включает использование электролиза из возобновляемых источников энергии и, следовательно, не связано с ископаемым топливом или выбросами парниковых газов. Зеленый водород, несомненно, является долгосрочным вариантом решения проблемы декарбонизации.

В США НАСА много лет использовало водород в качестве топлива для космических кораблей и других ракет. У НАСА есть три баржи — изображенные ниже — для перевозки наливных грузов Lh3 между его объектами на внутренних водных путях Луизианы, Миссисипи и Флориды. Подразумевается, что по крайней мере один раз баржа НАСА, полностью загруженная Lh3, была отбуксирована из залива США к месту запуска европейских ракет во Французской Гайане.

Флот баржи с жидким водородом НАСА [на фото выше].

Поскольку Lh3 никогда ранее не рассматривался в качестве обычного насыпного груза для перевозки по морю, водород не был включен в Кодекс IGC ИМО. Когда планировалась торговля Suiso Frontier, SIGTTO играла неотъемлемую роль с классовыми обществами в разработке Временных руководящих принципов перевозки жидкого водорода наливом; он был приложен к Кодексу МПК и согласован на 97-й сессии конференции MSC и официально принят ИМО 25 ноября 2016 г.

Перенос жидкого водорода в море сопряжен с множеством проблем, в том числе с чрезвычайно низкой температурой при атмосферном давлении, необычно высоким верхним взрывоопасным уровнем, расширенным диапазоном воспламеняемости и очень маленьким размером молекул.Экстремальная криогенная температура каретки –253 ° C для Lh3 при атмосферных температурах представляет собой уникальную проблему; в конце концов, температура груза всего на 20 ° C выше абсолютного нуля температуры (также известного как «ноль градусов Кельвина» и обозначаемого как «0K»).

Многие из этих проблем не возникают даже при транспортировке СПГ при -160 ° C. Например, на борту танкеров для перевозки сжиженного природного газа азот используется в пространствах вокруг системы удержания груза, таких как барьерные или кольцевые пространства. Невозможно использовать азот в таких местах на носителе Lh3, поскольку азот становится жидким при -196 ° C при атмосферном давлении, поэтому он будет конденсироваться при контакте с поверхностью при температуре Lh3.Точно так же кислород имеет температуру кипения -192 ° C, и жидкий кислород может образоваться, если кислород (или воздух) вступит в контакт с защитной оболочкой Lh3. Гелий — единственный практический газ для инертизации системы Lh3; К сожалению, это очень дорогой продукт, и его будет очень сложно производить на борту, если вообще возможно.

К счастью, существует несколько марок аустенитных нержавеющих сталей, которые подходят для экстремально низких температур груза. Однако атом водорода является самым маленьким из всех элементов, а молекулярная форма (h3) также имеет чрезвычайно малый размер по сравнению с более распространенными газами, такими как метан.Таким образом, Lh3 имеет очень высокую проницаемость по сравнению с LNG, что означает, что водород может легче просачиваться через мельчайшие трещины или щели; это классический пример закона диффузии Грэма. Поверхности сварного металла также могут подвергаться водородной хрупкости при эксплуатации Lh3.

Водород имеет очень широкий диапазон воспламеняемости от 4% до 75% газа в воздухе; это сопоставимо с 5-15% содержания газа в воздухе для СПГ. Кроме того, чрезвычайно низкая минимальная энергия воспламенения смесей газообразный водород / воздух 0,017 мДж (по сравнению с 0.274 мДж для метана) создает дополнительные проблемы для предотвращения утечек, обнаружения утечек и защиты от воспламенения. Например, другой стандарт требуется для «сертифицированного безопасного» электрического оборудования на носителях Lh3 — как стационарного, так и переносного. Кроме того, в случае пожара груза низкая светимость водородного пламени может вызвать проблемы при обнаружении пожара. Высокая скорость пламени может привести к детонации и связанной с ней ударной волне.

Для борьбы с выкипанием на борту Suiso Frontier грузовой танк типа C обеспечивает значительную способность сдерживания давления из-за более высокого рабочего давления.Кроме того, установлена ​​установка сжигания газа (ГПА) для борьбы с избыточным испарением.

В принципе, варианты управления испарением аналогичны судну для СПГ. Одним из вариантов для будущих проектов является использование водородного отпарного газа в качестве топлива для основного двигателя. Однако это не входит в дизайн Suiso Frontier.

Проектирование, строительство и эксплуатация любого новаторского прототипа корабля, такого как Suiso Frontier, требует всесторонней оценки риска и включения соответствующих мер по снижению риска — в тесном сотрудничестве с классификационными обществами, которые могут поделиться своим уникальным опытом.Подобные корабли будут спроектированы с использованием такого инструмента управления рисками, как «галстук-бабочка».

После доставки SIGTTO будет следить за работой Suiso Frontier, стремясь узнать как можно больше для будущих рекомендаций по безопасной перевозке этого абсолютно уникального груза — как для членов, так и для судоходной отрасли в целом. Одна из ключевых ролей SIGTTO заключается в разработке «передовой практики» для заинтересованных сторон на этом быстро развивающемся энергетическом фронте «Suiso».

Простая заправка жидким водородом грузовых автомобилей

В Mercedes-Benz Genh3 Truck

будет внедрен новый процесс заправки

В сентябре 2020 года компания Daimler Truck AG отметила мировую премьеру концептуального грузовика на топливных элементах Mercedes-Benz Genh3 Truck.С помощью грузовика Genh3 производитель демонстрирует, какие конкретные технологии компания развивает на полной скорости, чтобы тяжелые грузовики на топливных элементах могли выполнять гибкие и требовательные операции по транспортировке грузов на дальние расстояния с дальностью до 1000 км и более за один раз. бак с водородом. Daimler Truck AG планирует начать клиентские испытания грузовика Genh3 в 2023 году; Серийное производство должно начаться во второй половине десятилетия. За счет использования жидкого вместо газообразного водорода с его более высокой плотностью энергии планируется, что характеристики серийной версии автомобиля будут равны характеристикам аналогичного обычного грузового автомобиля с дизельным двигателем.Новый процесс заправки топливом должен быть реализован в серийной версии Genh3 Truck и сначала будет утвержден на будущих прототипах.

Жидкий водород для приложений с высокой производительностью энергии

Daimler Truck AG предпочитает использовать жидкий водород, потому что в этом состоянии энергоноситель имеет гораздо более высокую плотность энергии по отношению к объему, чем газообразный водород. В результате баки грузовика на топливных элементах, использующих жидкий водород, намного меньше и из-за более низкого давления значительно легче.Это дает грузовикам больше грузового пространства и большую полезную нагрузку. В то же время можно перевозить больше водорода, что значительно увеличивает дальность полета грузовиков. Это делает серию Genh3 Truck, как и обычные дизельные грузовики, подходящими для многодневных, сложных в планировании перевозок на дальние расстояния и там, где суточная пропускная способность энергии высока.

Daimler Truck AG в настоящее время продвигается вперед в разработке необходимых технологий систем резервуаров, чтобы жидкий водород можно было использовать также в мобильных приложениях в качестве источника энергии для серийно выпускаемых грузовиков на топливных элементах.Хранение криогенного жидкого водорода при минус 253 градусах Цельсия уже является обычной практикой в ​​стационарных приложениях, например, в промышленности или на заправочных станциях водородом. Это также относится к перевозке жидкого водорода в качестве груза.

Как водородные инновации в Японии могут стать топливом на несколько дней вперед

Hydroedge, крупнейший завод по производству сжиженного водорода в Японии, управляемый Iwatani

В октябре 2020 года Япония дала миру четкое представление о безуглеродном будущем.

Заявив о смелых амбициях страны по полной декарбонизации в течение 30 лет путем реформирования промышленной структуры и начала социально-экономических преобразований, правительство Японии объявило, что будет реализовывать новые идеи, технологии, инвестиции и ресурсы в рамках кампании под названием Стратегия зеленого роста.

Одним из самых инновационных секторов зеленого роста является водород, чистая энергия, не выделяющая CO2. Благодаря постоянным технологическим достижениям Японии водород находится на пике применения в различных сферах применения, включая заправку легковых автомобилей, энергетических турбин, сталеплавильное производство, большегрузные автомобили и корабли.

Пионер в области сжиженного газа Водород

Включение водорода в планирование Японии с нулевым выбросом углерода было бы невозможно без достижений японских компаний, таких как Kawasaki Heavy Industries (KHI), пионера в области эффективного и крупномасштабного хранения и транспортировки сжиженного природного газа (СПГ) в Азии.

В 1981 году KHI стала первой азиатской компанией, которая произвела танк для перевозки СПГ. С этого момента компания стала лидером в области криогенных технологий для морских перевозок.

С 1983 года компания разработала, изготовила и эксплуатирует резервуар для хранения сжиженного водорода на стартовой площадке космического центра JAXA Tanegashima.

Система сжижения водорода, установленная в Демонстрационном центре водородных технологий на заводе в Хариме, способна сжижать примерно пять тонн водорода в день.

Эта система основана на технологии KHI для работы с криогенными материалами и турбинной технологии, которую она культивировала при разработке высокоскоростного оборудования.

Система сжижения является ключевой частью инфраструктуры, необходимой для массового транспорта водорода. Газообразный водород легкий, но чрезвычайно объемный, что затрудняет его транспортировку в газообразном состоянии. Система сжижения водорода преобразует газообразный водород в жидкость, понижая его температуру до –423 ° C (–253 ° C) и уменьшая его объем примерно до 1/800 от его газообразного состояния, что делает массовый транспорт гораздо более эффективным.

Создание глобальной цепочки поставок водорода

Япония возглавляет усилия по построению международной цепочки поставок водорода для производства больших количеств сжиженного водорода за рубежом и доставки его в Японию по морю.

В качестве членов Ассоциации технологических исследований цепочки поставок водородной энергии без CO ₂ (HySTRA), KHI и Iwatani Corp., единственный поставщик жидкого водорода в Японии, проводят пилотную демонстрацию международной цепочки поставок сжиженного водорода с использованием водород, производимый из угля в штате Виктория, Австралия.

Этот флагманский проект был запущен в 2015 году при субсидировании Организации по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO). В 2021 году первый в мире перевозчик сжиженного водорода, построенный KHI, совершит свой первый рейс в оба конца между Японией и Австралией.Иватани будет загружать, выгружать и хранить сжиженный водород.

Иватани изучает производство «зеленого водорода» (производимого из неископаемого топлива) совместно с KHI и Fortescue Metals Group, четвертым по величине производителем железной руды в мире, в Австралии. Кроме того, Иватани изучает производство зеленого водорода с австралийской энергетической компанией Stanwell.

Прежде чем внедрить эту крупномасштабную цепочку поставок водорода за границу, Иватани работает над производством чистого водорода из бурого угля на Хоккайдо, Япония.

Изменение энергии, изменение жизни

Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (METI) прогнозирует широкое использование водорода в качестве топлива для тепловой энергии, которое регулирует баланс спроса и предложения в электрической сети. Для транспортных средств на топливных элементах (FCV), включая автобусы и грузовики для дальних перевозок, Иватани разрабатывает инфраструктуру с водородными станциями. Будущие приложения могут включать в себя приводы в действие строительной техники, кораблей, поездов и, возможно, даже самолетов.

В то время как KHI и Iwatani теперь получают чистый водород, извлекая его из угля в Виктории, Австралия, эти компании и Япония также планируют собирать зеленый водород из солнечных, ветровых, ядерных и других источников, свободных от выбросов CO ₂ .

Благодаря усилиям KHI и Иватани, METI ожидает, что к 2030 году Япония будет иметь действующую коммерческую цепочку поставок водорода из-за рубежа, чтобы создать внутренний рынок объемом 3 миллиона тонн по цене 0,29 доллара США (30 иен) за кубический метр.

Поддерживая безуглеродное будущее

Стратегия зеленого роста предназначена для радикальных изменений в коммерческом, энергетическом, промышленном и транспортном секторах Японии, и METI считает, что устойчивое будущее, основанное на водороде и других инновационных технологиях, имеет решающее значение для промышленности и общества Японии.

Чтобы привлечь компании со всего мира к зеленому росту, METI предлагает налоговые льготы и финансирование исследований и разработок из Фонда зеленых инноваций с 10-летним сроком в 18 долларов США.Бюджет 9 миллиардов (2 триллиона йен). Сейм, законодательный орган Японии, также изучает меры регулирования, ориентированные на рост.

Воля к переменам уже сильна. В списке A 2020 некоммерческого проекта Carbon Disclosure Project (CDP) 53 из 278 компаний, получивших оценку A по изменению климата, базировались в Японии.

Пришло время для организаций во всем мире присоединиться к движению и развить этот импульс в Японии и за ее пределами.

Узнайте больше о стратегии зеленого роста .

Узнайте больше о HySTRA .

Узнайте больше о NEDO .

Почему жидкий водород? | Водородные свойства для исследования энергии (HYPER) Лаборатория

19.02.2021 Джейкоб Личман

Я постоянно удивляюсь, что лаборатория HYPER остается единственной лабораторией по исследованию криогенного водорода в академических кругах США.Но опять же, мне постоянно приходится бороться за жидкий водород даже с экспертами по водороду. Водород сжижается при атмосферном давлении только после охлаждения ниже 20 К (-420 ° F), вы не можете сжижать водород путем увеличения давления. Это требование сделать что-то настолько холодное (также известное как криогеника) технически сложно. Однако в 2012 году на жидкий водород приходилось более 90% использования водорода мелкими торговыми предприятиями в США. Тем не менее, лишь несколько унаследованных компаний имеют базу знаний, необходимую для работы с жидким водородом, и последняя академическая лаборатория в США в этой области закрыла свои двери в 1970-х годах.Жидкий водород в основном считается зрелым, монополизированным, ископаемым и, как правило, непопулярным (это скоро изменится). Оглядываясь назад на сообщения на этом веб-сайте, я не ответил на этот простой вопрос: почему я решил посвятить свою карьеру исследованию жидкого водорода?

Стоимость энергоресурса может быть связана с:

1. Чистота (%) : нам нужна только чистая энергия и никаких других отходов для фильтрации или побочных продуктов, таких как CO2, которые снижают эффективность.3) и удельная мощность (Вт / кг) : как быстро можно извлечь энергию? Очень. Вот почему жидкий водород — лучшее ракетное топливо. Водородная заправочная станция передает энергию примерно 4 МВт для дозаправки бака менее чем за 5 минут. Даже электрические «нагнетатели» аккумуляторов рассчитаны всего на 100–120 кВт — это означает, что водород в 40 раз быстрее. Это одна из причин, почему водородная энергия примерно в 40 раз дороже электричества.
2. Безопасность : жидкий водород доставляется по автомагистралям США без единой погибели с 1960-х годов.Утечки легко обнаруживаются датчиками и рассеиваются в космическом пространстве. Мы работаем с жидким водородом еженедельно в HYPER. Мы являемся членами-основателями Центра безопасности водорода AIChE. Так насколько же опасно водородное топливо?
3. Доступность / отказоустойчивость и полезность : вам нужно, чтобы топливо было доступно по надежной цене, когда оно вам нужно. Водород является самым распространенным элементом во Вселенной и может быть получен из воды или метана (среди многих других). После образования химические реакции запускаются водородом, и он необходим практически в любом процессе производства синтетического топлива.Никакое топливо не имеет большего потенциала для доступности или конечного использования. Еще одним преимуществом является возможность разливать его в бутылки и отправлять туда, куда вы хотите, без необходимости использования конвейера. Однако цена на жидкий водород в последнее время сильно колеблется из-за спроса и предложения в транспортном секторе. За последние 5 лет мощности по сжижению водорода в США увеличились примерно на 50%, и было объявлено о выпуске 5 новых сжижителей (до этого у нас было всего 8). Я слышал, что цены на жидкий водород приближаются к 40 долларам за кг. Учитывая, что килограмм водорода имеет примерно такую ​​же сырую энергию, что и галлон бензина (который весит 3,1 кг).8 кг), жидкий водород может быть самым ценным энергетическим продуктом — учитывая все пункты этого списка, это имеет определенный смысл.
4. Эффективность: Эффективность можно определить как (Что вы получили / Что вы заплатили) или (Что вы получили / Что могли бы получить). Эффективность сжижения водорода крайне низка. Лучшие в настоящее время системы на планете рассчитаны на 10 кВт-ч / кг жидкого водорода, что составляет примерно 30% энергии топлива. Наши лучшие сжижители водорода стоимостью $ XXX млн эффективны всего на 30-40%! Однако теоретическая минимальная эффективность сжижения водорода составляет всего 3.84 кВт-ч / кг. Это сопоставимо с лучшим КПД электрохимического компрессора (90%), но масштабируется до более высоких плотностей (вам нужно сжать до 22000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы получить плотности при комнатной температуре, приближающиеся к жидкому водороду). Это означает, что разработка недорогих, высокоэффективных сжижителей водорода может стать самой большой возможностью для улучшения всей чистой энергии. Подробнее об этом здесь.

В то время как природа позаботилась о первых трех из вышеперечисленных, человечество должно позаботиться о последних трех.К счастью, природа подарила водороду несколько уникальных инструментов, которые мы должны разработать. Учитывая изобилие водорода во Вселенной и наши проблемы, связанные с изменением климата и космосом, продолжающаяся эволюция человечества требует владения водородом. Итак, когда я был студентом, когда я понял, что никто не занимается исследованиями в этой области, решение было простым. Надеюсь, теперь вы знаете, почему мы выбрали и продолжаем выбирать жидкий водород. Я надеюсь, ты тоже будешь.

О jacob.leachman

Обо мне.

Свод правил Калифорнии, раздел 8, раздел 5491. Место хранения сжиженного водорода.

Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобство пользователя, и не дается никаких заверений или гарантий, что информация актуален или точен. См. Полный отказ от ответственности на https: // www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.

Подраздел 7. Общие отраслевые правила техники безопасности
Группа 20. Легковоспламеняющиеся жидкости, газы и пары.
Статья 138. Водород.

---

---

(a) Контейнеры для хранения должны быть расположены так, чтобы они были легко доступны для неискрящего передвижного оборудования на уровне земли и для уполномоченного персонала.

(b) Контейнеры не должны подвергаться воздействию линий электропередач, трубопроводов для горючей жидкости, трубопроводов для горючего газа или трубопроводов, по которым проходят окислители.

(c) При размещении контейнеров для хранения сжиженного водорода рядом с надземным хранилищем легковоспламеняющейся жидкости или хранилища жидкого кислорода рекомендуется размещать контейнер со сжиженным водородом на земле выше хранилища легковоспламеняющейся жидкости или хранилища жидкого кислорода.

(d) Если необходимо разместить контейнер со сжиженным водородом на земле, которая находится на уровне или ниже соседнего хранилища легковоспламеняющейся жидкости или хранилища жидкого кислорода, должны быть приняты подходящие защитные средства (например, установка дамб, отводных бордюров или выравнивания ) по отношению к соседнему хранилищу воспламеняющейся жидкости или хранилища жидкого кислорода, чтобы предотвратить накопление жидкости в пределах 50 футов от контейнера со сжиженным водородом.