Генерация водорода: Чистый водород из природного газа

Содержание

Эксперты рассказали о перспективах водородной энергетики в России

Россия может стать лидером по производству «зеленого» водорода, считает генеральный директор Международного солнечного альянса Аджай Матур. В южных регионах страны есть большой ресурсный потенциал для этого, считает эксперт. «Газета.Ru» разбиралась, сможет ли Россия занять место в новой энергетической нише.

Южная часть России имеет огромный потенциал для производства солнечной энергии и «зеленого» водорода, который образуется путем электролиза воды, заявил «РИА Новости» генеральный директор Международного солнечного альянса (ISA) Аджай Матур.

«Эта та сфера, где Россия может стать лидером. Ваши гидроэлектростанции играют центральную роль в мировых достижениях по электролизу воды. Мы хотели бы также перенять этот опыт»,

— сказал Матур.

В России осенью была принята «дорожная карта» по развитию водородной энергетики до 2024 года — первый серьезный документ, поставивший цели развития в этой нише.

Сейчас готовится проект Концепции развития водородной энергетики, и согласно ему одно из основных направлений — создание научно-технологической инфраструктуры, на базе которой будет организована разработка отечественных технологий водородной энергетики, в том числе технологий производства, транспортировки и применения водорода, пояснили «Газете.Ru» в пресс-службе Минэнерго.

«В перспективе, ресурсной базой станет как производство водорода из ископаемых видов топлива как наиболее эффективный с экономической точки зрения вариант, так и производство электролизом на базе низкоуглеродной генерации (АЭС, ГЭС, ВИЭ) при подтверждении экономической эффективности. При реализации потенциала Россия имеет возможность занять до 20–25% мирового рынка водорода к 2035 году»,

— считают в ведомстве. Ранее в апреле на заседании итоговой комиссии в Минэнерго замминистра Павел Сорокин озвучивал менее амбициозные планы — занять в 20% от мирового рынка торговли водородом, в пессимистичном сценарии к 2030 году — от 1 до 2 млн тонн, и до 7 млн тонн — в оптимистичном.

Как рассказали в Greenpeace со ссылкой на оценку Международного агентства по возобновляемой энергетике, самый оптимистичный сценарий развития отрасли — рост мирового рынка водорода до 470 млн тонн в год (рынок нефтепродуктов сегодня составляет700 млн тонн в год, но водород при этом в 2-3 раза более энергоемкий). Сегодня Водородный совет (5 крупных автоконцернов) оценивает рынок водорода в 164 млн тонн в год.

Как считают эксперты, водород может стать одним из драйверов зеленой энергетики, хотя как такового мирового рынка пока нет: страны в основном производят его для нужд собственной промышленности и пока только начинают эксперименты по экспорту. Например, Япония начала ввоз «серого» водорода из Австралии и готова покупать этот энергоноситель и у России, считают они.

Также одним из крупных потенциальных импортеров водорода является Евросоюз, который поставил в планах по «Зеленой сделке» (The European Green Deal) достижение углеродной нейтральности к 2050 году, т.е. главным образом переход на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Для этого потребуется, в том числе, водород. Согласно целям программы, доля водородного топлива в энергобалансе ЕС вырастет с текущих менее 2 % до 13–14 % к 2050 году. Как пояснил «Газете.Ru» ведущий эксперт Фонда национальной энергетической безопасности Игорь Юшков, одна из сложностей перехода на ВИЭ — проблемы хранения энергии.

«Ночью ветряк крутится, а потребление низкое — и лишнюю энергию будут использовать для получения водорода методом электролиза, а когда нужно больше энергии (и текущей выработки не хватает), водород обратно переводят в энергию. Европейцы признают, что собственного водорода им не хватит и они будут его импортировать, но никаких параметров у этого будущего рынка пока нет», — говорит Игорь Юшков.

Пока нет каких-то ценовых параметров, «невозможно принять инвестрешение и построить завод на одних обещаниях», подчеркивает эксперт.

Тем не менее, сейчас самое время для поиска самых эффективных технологических решений по получению, транспортировке и применению водорода, считает директор по операционной работе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково» Олег Перцовский. По его словам, водород может произвести революцию в зеленой энергетике.

«Эта отрасль затрагивает и транспорт, и энергетику, и металлургию, и химию, нефтехимию — не только в плане потребления водорода, но и заказа на материалы и оборудование, которые нужно будет производить. Поскольку все сейчас только присматриваются к ней, у России есть хороший шанс войти в эту новую нишу»,

— говорит Олег Перцовский.

Однако что касается экспорта, то многое будет зависеть от метода получения водорода, и для зарубежных потребителей бесцветный газ будет неизбежно окрашен в разные цвета, говорит эксперт «Сколково».

«Серый» — «ископаемый» водород, получают из метана или угля, это самый технологически «грязный» водород, при производстве которого происходят значительные выбросы парниковых газов. «Голубой» водород также получают из природного газа, но либо с технологией улавливания и последующего использования или захоронения углекислого газа, или с технологией, при которой углекислый газ не выделяется вовсе (пиролиз, пока реализовано только в лабораториях). Именно эти методы сейчас в фокусе внимания «Газпрома», который считает, что «особый интерес представляет возможность производства водорода на территории Дальнего Востока методом парового риформинга с обеспечением улавливания и захоронения диоксида углерода» с последующим экспортом Н2 в страны-­потребители (Япония, Южная Корея, Китай)».

«Если учесть, что водород будет заменять в том числе газовую индустрию, у России высвобождаются объемы газа, чтобы производить водород. Поэтому наиболее очевидный вариант для России — производить голубой и серый водород»,

— рассуждает Игорь Юшков.

Еще два цвета — желтый и оранжевый — это водород, добытый из воды при помощи электричества, взятого из общих сетей или выработанного на атомных электростанциях. Этот водород оставляет «низкий углеродный след».

«Атомная энергетика в связи с климатическими историями переживает третье-четвертое рождение, и в этой отрасли предполагается ренессанс, т.к. климатологи считают, что АЭС безуглеродные, не производят выбросов парниковых газов, а значит, их возьмут в светлое климатическое будущее.

В России очень много АЭС, их тоже можно использовать, весь вопрос в параметрах рынка и расчетах, как более выгодно производить водород», — говорит Игорь Юшков.

Но в ЕС подчеркивают, что после переходного периода в 10 лет собираются покупать «зеленый» водород, добытый из воды электроэнергией, полученной от возобновляемых источников (энергия ветра, солнца, волн). На сегодня это самый дорогостоящий метод добычи водорода, говорят эксперты. Но все может измениться уже в течение ближайших 10 лет благодаря совершенствованию технологий.

«Сейчас уж очень большая разница между стоимостью получения водорода разными способами — «зеленый» дороже раза в три. Т.е. $1-3 за кг водорода — это «серый» водород, «голубой» стоит от $1,5 до $4, а «зеленый» — в 3 раза дороже, $5-9. Есть тенденция к удешевлению зеленого водорода. Потому что и ВИЭ дешевеет, за 10 лет стоимость кВт⋅ч упала в 10 раз, плюс совершенствуется оборудование для электролиза. Постепенно, к 2040-2050 гг. они станут одинаковыми по цене»,

— считает Олег Перцовский из «Сколково».

В Greenpeace заявляют, что неверно сосредотачиваться на самом выгодном на сегодня способе добычи водорода и имеет смысл развивать самые климатически нейтральные методы.

«Здесь нужно смотреть на то, что называется «кривая обучения» — learning curve — каков коэффициент снижения себестоимости при каждом удвоении производства какой-то технологией. Сегодня этот коэффициент такой, что он позволяет говорить о том, что зеленый водород выйдет в паритет с нефтепродуктами примерно через 5-10 лет», — прокомментировал «Газете.Ru» проектный директор Greenpeace в России Владимир Чупров.

Однако помимо технологических сложностей с получением водорода остро стоит вопрос его транспортировки. Это возможно в виде сжиженного газа, но сложно и дорого: водород меняет агрегатное состояние при -253° С (для сравнения СПГ: –161,5 °C). В сжатом виде возможна перевозка в баллонах, но и это невыгодно при крупных поставках. Остаются технологии обратимого связывания (водород транспортируют в различных жидких и твердых органических и неорганических соединениях) — или транспортировка метано-­водородной смеси по существующей системе газопроводов, что несет риски технического, юридического и регуляторного характера, отмечают в «Газпроме».

Как поясняет Олег Перцовский из «Сколково», водород очень летуч и есть риск утечек, кроме того, он может сильно повредить трубопровод изнутри (водородное охрупчивание стали), и если новые магистральные трубопроводы теоретически могут выдержать такое наполнение, то старые европейские подводящие пути — скорее нет. В Минэнерго отмечают, что вопрос такой транспортировки надо сначала детально изучить.

«Что касается транспортировки водорода по газопроводам, то данная возможность требует детального изучения как с технической стороны в силу ряда специфических свойств водорода, так и с учетом необходимости проработки экономической целесообразности такой транспортировки»,

— отметили в пресс-службе министерства.

Поэтому нашим поставщикам природного газа будет выгодно оказывать услуги «водородного сервиса»: транспортировать метан в Европу, на месте производить из него водород и отдавать его покупателю, поясняет Олег Перцовский. Но он же отмечает высокие стратегические риски в случае, если эта технология станет основной.

«Что касается паровой конверсии метана, то тут у меня очень серьезные сомнения, что на этой истории имеет смысл делать упор, потому что есть большая вероятность, что потребитель не захочет покупать такой водород. Например, если введут большой углеродный налог, то «грязный» водород вообще невыгодно будет производить независимо от себестоимости производства, и потому похоже, что акцент надо делать на чистый водород»,

— считает эксперт.

В Greenpeace придерживаются схожего мнения. У России есть все ресурсы для выработки «чистого» водорода с помощью ГЭС, АЭС и возобновляемой энергетики, и именно эти технологии ведут в климатически нейтральное будущее.

«Вот у нас есть газ и АЭС, вот пусть водород будет на них и будет только серый/голубой/желтый — это архи-неправильный подход, это нестратегический подход. Сегодня власти исторически не хотят реализовывать зеленый водород на электролизерах. Это стратегическая ошибка. Ружья кирпичами скоро чистить не будут», — заключает Владимир Чупров из Greenpeace.

Россия планирует с нуля создать будущее мировой энергетики — Российская газета

Водорода в мире сейчас производится гораздо меньше, чем о нем говорят. Мирового рынка водорода не существует, а спрос на этот ресурс локален и ограничен. Европа, США и страны Азии, пока особенно не заинтересованы в заметном увеличении производства водорода, но и быть против такого пути развития энергетики не могут. Это ничем не противоречит общему тренду на декарбонизацию.

Инфографика «РГ» / Леонид Кулешов / Сергей Тихонов

Концепция развития водородной энергетики, принятая в августе правительством, — это собственная программа действий России в мировой климатической повестке. Нашей стране не придется принимать чужие правила игры — Евросоюза или других стран — и будет что противопоставить пограничным мерам углеродного регулирования.

Вряд ли сама по себе водородная энергетика получила бы в России такой импульс, если бы не вызовы со стороны потребителей традиционных энергоносителей, особенно из Европы, считает эксперт Аналитического центра при правительстве РФ Александр Курдин. По его мнению, экологическая повестка, конечно, требует от человечества серьезного пересмотра подходов к производству и потреблению энергии, но у этих изменений есть и перераспределительные эффекты, и есть бенефициары, которые форсируют темпы ее развития.

Европе, где традиционные ресурсы почти иссякли, надоело самой оплачивать свои эксперименты с солнечной и ветровой энергетикой, которая по-прежнему живет за счет преференций, субсидирования и льгот (в разных странах от 20 до 50%. — «РГ»), говорит глава Фонда национальной энергетической безопасности Константин Симонов. Поэтому в ЕС придумали пограничный углеродный налог, который перенес бы нагрузку финансирования развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на страны, экспортирующие углеводороды.

В ответ на это Россия предложила развивать водородную энергетику, которая позволяет использовать в качестве сырья углеводороды, но при этом считается низкоуглеродной. Проблема только в том, что если сфера традиционных ВИЭ в Европе активно развивается уже пару десятилетий, то водородная энергетика пока находится в зачаточном состоянии. Теперь перед Россией стоит задача создать и быстро развить новую отрасль. В плюс нам идет то, что определенная база для этого в нашей стране уже есть. Это технологии и сырье.

С точки зрения партнера GКEM Analytica Евгения Гавриленкова, окажется ли российский водород востребован на внешних рынках и насколько, пока неясно. А вот переход на более широкое использование водорода как топлива внутри страны должен позволить снизить углеродный след в самой России, что поможет вписаться во взятые на себя международные обязательства.

Пока совокупный ежегодный спрос на водород — 72 млн тонн, а включая смеси с другими газами — 116 млн тонн в год. В России производится ежегодно около 5 млн тонн водорода, который весь предназначается для внутреннего рынка — для промышленности и нефтепереработки. Аналогичная ситуация в других странах, водород производится рядом с предприятием его использующим. Причина в том, что транспортировка водорода в промышленных масштабах пока невозможна.

Вопрос о транспортировке водорода является важным, но пока не стоит на повестке, так как видимых путей его решения нет, отмечает директор практики стратегического и операционного консалтинга КПМГ в России и СНГ Максим Малков. Водород нельзя транспортировать, потому что он просто просачивается через металл и улетучивается. Поэтому сейчас производить водород можно только в местах его потребления. А главная проблема — это создание дешевой технологии его производства, уточняет эксперт.

«Сегодня водород из природного газа уже может конкурировать в отдельных странах в определенных сегментах потребления, в частности, на транспорте и в распределенной генерации», — говорит старший консультант VYGON Consulting Екатерина Колбикова. При сегодняшней оптовой цене российского газа себестоимость «серого» водорода (из газа без улавливания CO2. — «РГ») составляет 0,9 доллара за кг, тогда как стоимость «голубого» водорода (из газа с использованием технологий улавливания и хранения СО2) на 70% выше. Водороду, получаемому путем электролиза воды на базе АЭС и ВИЭ («желтый» и «зеленый» водород соответственно. — «РГ»), пока сложно конкурировать с альтернативой из углеводородного сырья — в текущих условиях производство «желтого» и «зеленого» обойдется в 4,4 и 5,4 доллара за кг соответственно, уточняет эксперт.

Для Европы приоритетом является получение «зеленого» водорода. Но обеспечение заявленных потребностей только за счет ветра и солнца, скорее всего, будет невозможно, отмечает директор департамента налогов и права «Делойт» в СНГ Юлия Меньшикова. В ЕС отмечают важность развития других технологий. А Россия как экспортер с перспективами в области производства «голубого» водорода, имеет все шансы занять важное место на европейском рынке.

Поставлять в Европу «зеленый» водород наша страна едва ли сможет. Сектор ВИЭ в России развит слабо. К тому же никаких конкурентных преимуществ перед водородом местного производства или сделанного в странах с высоким КПД солнечной и ветровой генерации (южных или прибрежных) у нашего водорода не будет.

Развитие водородной энергетики внутри страны поможет снизить углеродный след

При этом импорт «зеленого» водорода из РФ может быть привлекательнее по сравнению с собственными производствами в странах, где высокие цены на газ и электроэнергию. К примеру, в Южной Корее себестоимость выпуска «зеленого» водорода в среднем составляет 10,2 доллара за кг. Поэтому конкурентоспособность может быть обеспечена за счет развития технологий в транспортировке водорода, считает Колбикова.

Пока технологий транспортировки нет, Россия, например, может поставлять газ до места потребления водорода в Европе и здесь производить «голубой» водород, забирая в хранилища улавливаемый СО2, предполагает Малков. Но, по сути, это будет все тот же экспорт газа, уточняет эксперт.

По мнению руководителя научного проекта в области повышения энергоэффективности и снижения выбросов в атмосферу ANSELM Максима Канищева, наибольшие перспективы у нашей страны в производстве «желтого» водорода. У нас есть возможность производить водород дешевле, чем это делают европейцы, благодаря наличию большого количества атомных станций и компетенций по их строительству. При этом ветровая и солнечная генерация дороже, а их негативное влияние на окружающую среду скоро будет оценено Европой и объем инвестиций в эти виды генерации будет существенно скорректирован, считает Канищев.

При этом на повестке дня также остается вопрос безопасности хранения водорода. Пока его решение обходится слишком дорого и все равно не дает стопроцентной гарантии безопасности. Водород при утечке из хранилища и при соединении с кислородом очень взрывоопасен и горюч. В 2019 году в Норвегии взорвалась водородная заправка. К счастью, обошлось без жертв, но серьезно пострадало около 500 машин в радиусе полкилометра от заправки. Бензиновые АЗС тоже могут загореться, но масштабы аварий несопоставимы.

Водород у ворот – Газета Коммерсантъ № 184 (6905) от 08.10.2020

Сомнения по поводу будущего традиционной углеводородной энергетики, усиленные спадом спроса на сырье из-за коронавируса, подтолкнули крупнейших потребителей российских энергоресурсов, таких как ЕС и Китай, ускорить планы по декарбонизации. В центре внимания оказался водород — его использование минимизирует выбросы СО2 и в то же время вписывается в текущий бизнес крупнейших нефтегазовых компаний. РФ пока в основном лишь наблюдает за зарождающимся рынком. “Ъ” выяснил ситуацию и перспективы водородного бизнеса у трех потенциальной ключевых российских игроков — НОВАТЭКа, «Газпрома» и «Росатома».

Кризис углеводородных рынков во время пандемии привел к определенному перелому сознания в нефтегазовой отрасли. Старейшие участники рынка, пионеры добычи нефти BP и Shell в разгар эпидемии коронавируса объявили о намерении стать углеродно нейтральными компаниями к 2050 году (т. е. свести чистые выбросы углерода к нулю). Total собирается достичь этого к тому же сроку для своих европейских подразделений.

Помимо развития зеленой генерации, наиболее очевидным способом диверсификации бизнеса для нефтегазовых компаний становится производство водорода — сжигание этого газа не образует выбросов СО2, а сам он во многих случаях может стать прямой альтернативой углеводородному топливу. Крупнейшим мировым рынком водорода собирается стать ЕС, который в июле опубликовал соответствующую стратегию с объемом инвестиций в €180–470 млрд к 2050 году в сегмент возобновляемого (т.  н. зеленого) водорода.

Российским экспортерам не углеводородного сырья тоже поневоле придется участвовать в общем движении, поскольку ЕС намерен ввести углеродный налог на импортные товары — возможно, уже с 2022 года. Использование водорода на химических или металлургических производствах, а также в производстве электроэнергии позволит снизить выбросы и, вероятно, уменьшить размер налога. Минэнерго даже разработало дорожную карту развития водородной энергетики до 2024 года. В ней мало конкретных мероприятий, но становятся понятны ключевые действующие лица — «Росатом», «Газпром» и НОВАТЭК.

Сейчас рынка водорода как такового не существует, поскольку он производится, как правило, непосредственно на местах потребления (в основном на объектах газохимии, металлургии и нефтепереработки), транспортировка минимизирована. Общий выпуск водорода в России составляет около 5 млн тонн при мировом потреблении в 72 млн тонн.

Однако, отмечает партнер Vygon Consulting Алексей Жихарев, в случае ужесточения углеродного регулирования импортерами российской продукции выпуск водорода в РФ может удвоиться. Согласно недавно принятой энергостратегии до 2035 года, РФ планирует экспортировать к 2024 году 0,2 млн тонн водорода, а к 2035 году — 2 млн тонн.

Цвет имеет значение

Сейчас подавляющая доля водорода в мире производится методом парового риформинга метана (SMR). В новой водородной стратегии ЕС такой водород назван «серым», поскольку при его производстве выбрасывается СО2. Он противопоставляется «зеленому» водороду, который производится из воды методом электролиза с помощью энергии из возобновляемых источников. Также существует «голубой» водород — производимый из метана, но с обязательным улавливанием и хранением СО2 (см. схему). Перспективна и технология пиролиза метана, позволяющая получать водород и чистый углерод (сажу), который не попадает в атмосферу,— но она на стадии лабораторных испытаний.

Водородная стратегия ЕС призывает европейские страны установить минимум 6 ГВт электролизеров, производящих до 1 млн тонн возобновляемого «зеленого» водорода, уже к 2024 году. Сейчас установленная мощность электролизеров в Европе — около 1 ГВт, а запланированные проекты — еще 1,5–2,3 ГВт. Это значит, что ЕС придется как минимум утроить усилия по созданию мощностей в течение четырех лет. Долгосрочная цель стратегии — не менее 40 ГВт электролизеров к 2030 году, производящих до 10 млн тонн «зеленого» водорода. По данным ЕК, к 2030 году для этого может потребоваться от €24–42 млрд вложений.

По мнению ЕК, промышленность ЕС должна построить более мощные электролизеры — до 100 МВт к 2024 году (самые крупные сейчас, мощностью до 10 МВт, ставят на НПЗ Shell Rheinland в Германии). Их предполагается устанавливать рядом с существующими центрами спроса на нефтеперерабатывающих, металлургических заводах и химических комплексах, в идеале с питанием от находящейся рядом ВИЭ-генерации.

Выпуск «голубого» водорода сейчас гораздо дешевле, чем «зеленого». В конце августа S&P Global Platts оценило приведенные затраты на производство «серого» водорода (включая CAPEX и плату за выбросы СО2) в €1,24 за 1 кг, «голубого» — в €1,31 за 1 кг, а «зеленого» (электролиз PEM, включая CAPEX) — в €3,43 за 1 кг. По прогнозу Aurora Energy Research, затраты на «голубой» и «зеленый» водород сблизятся только к 2045 году.

С газа на газ

Среди российских компаний наиболее готовым к выходу на рынок водорода выглядит НОВАТЭК, поскольку покупатели здесь во многом те же, что и у СПГ. По данным “Ъ”, компания уже ведет, в частности, переговоры о поставках водорода с испанской Repsol.

Официально интерес НОВАТЭКа к водороду 8 сентября на конференции Gastech подтвердил CFO компании Марк Джетвей. «Мы исследуем перспективы производства водорода из метана с технической и экономической точки зрения»,— пояснил он, добавив, что речь идет как о водороде для нужд самой компании, так и о поставках потребителям. Топ-менеджер уточнил, что ресурсная база НОВАТЭКа позволяет реализовывать проекты по выпуску и сжиженного природного газа (СПГ), и водорода, но важна их экономическая и техническая жизнеспособность.

Как рассказывают источники “Ъ”, НОВАТЭК хочет выпускать и экспортировать как «голубой», так и «зеленый» водород. Для этого планируется масштабное строительство ветропарков во всех регионах присутствия компании — на Ямале, Гыдане, а также, возможно, в Мурманской области и на Камчатке. Пилотная водородная установка появится на действующем проекте «Ямал СПГ», откуда водород можно поставлять на экспорт в Европу и Азию, уточняют два собеседника “Ъ”. А потенциально самое выгодное положение для транспортировки водорода в Европу — у среднетоннажного СПГ-завода НОВАТЭКа на Балтике.

Глава ИАЦ «Новая энергетика» Владимир Сидорович отмечает, что ветер на Ямале и Гыдане достаточно сильный, но «уже есть большой опыт эксплуатации подобного оборудования на Аляске и в Норвегии, поэтому работа установок не должна стать большой проблемой».

Еще один формат использования водорода для НОВАТЭКа — смешивание с природным газом в качестве топлива для газовых турбин, чтобы снижать выбросы СО2, говорит один из собеседников “Ъ”. На «Ямале СПГ» и перспективном заводе НОВАТЭКа «Арктик СПГ 2» используются газовые машины американской Baker Hughes — фреймов 7EA и LM9000. Обе позволяют подмешивать до 50% водорода, поэтому существенной модернизации не потребуют, поясняет источник “Ъ” среди машиностроителей. В НОВАТЭКе вопрос не комментируют.

Вместе с тем вопрос о способах морской транспортировки водорода из-за его летучести и легковоспламеняемости остается открытым. Сейчас на рынке преобладают три подхода: перевозка чистого водорода в сжиженном виде, а также в химически связанном в форме аммиака или триметилциклогексана. В конце сентября Саудовская Аравия отправила первый в мире груз с 40 тоннами «голубого» аммиака в Японию для выработки электроэнергии.

Вторичный энергоноситель

«Газпром» также неоднократно заявлял, что рассматривает водород как направление диверсификации бизнеса и повышения эффективности использования газа. В частности, компания особо подчеркивала перспективы пиролиза метана — эта технология не дает выбросов СО2 и не требует строительства хранилищ для него, а получаемый побочно чистый углерод, возможно, даже найдет собственное коммерческое применение.

В «Газпроме» отмечают, что, несмотря на рост потребления водорода в мире, глобального рынка этого продукта пока нет. На предприятиях монополии ежегодно производится около 350 тыс. тонн водорода — в основном для выпуска аммиака, метанола и моторных топлив. Вместе с тем в компании считают важным «сформировать собственные технологические компетенции в области водородной энергетики, позволяющие занять необходимые позиции на формирующемся рынке».

Причем позиции эти могут быть не только в производстве, но и в транспортировке. Еще в октябре 2019 года глава ассоциации Eurogas Джеймс Уотсон сообщил, что строящийся газопровод «Северный поток-2» в будущем может транспортировать не только природный газ, но и водород — до 80% от объема. Впрочем, в «Газпроме» полагают, что целесообразнее производить водород или метано-водородное топливо из природного газа рядом с крупными потребителями, например, сталелитейными заводами и электростанциями, сохраняя трубопроводы для поставок чистого природного газа.

По словам источников “Ъ”, «Газпром», как и НОВАТЭК, параллельно изучает возможность снижения выбросов за счет добавления водорода в топливо для газовых турбин. Однако парк турбин «Газпрома» состоит в основном из российских установок, не адаптированных к работе с водородом. Теоретически, только машины «Ладога» на 16 и 32 МВт «РЭП Холдинга», локализованные по лицензии Baker Hughes, способны в какой-то степени принимать топливо, смешанное с водородом, но не более чем на 10–15%, полагают собеседники “Ъ”. К тому же «Газпрому» по сути запрещено массово закупать иностранное оборудование.

В «Газпроме» подтвердили “Ъ”, что исследуют варианты использования метано-водородных смесей в качестве топлива для собственных производственных объектов для снижения углеродного следа. В компании оценивают снижение выбросов в таком случае в 8% и даже более в сочетании с другими решениями, например, использованием энергии тепла отходящих газов газоперекачивающих агрегатов. При этом в «Газпроме» никак не прокомментировали данные источников “Ъ” о том, что компания рассматривает возможность обратной закачки CO2 в пласт для компенсации выбросов.

В целом же в монополии подчеркнули, что водород — вторичный энергоноситель и требует дополнительной энергии для своего производства, тогда как в большинстве случаев «далеко не исчерпан потенциал природного газа, который уже сейчас содействует низкоуглеродному развитию экономики».

Ядерные перспективы

Из крупных игроков, не имеющих отношения к добыче углеводородов и формально не затрагиваемых экологическими ограничениями, всерьез водородом интересуется в России только госкорпорация «Росатом», которая уже несколько лет декларирует готовность к диверсификации бизнеса. «В глобальной перспективе», подтвердили “Ъ” в «Росатоме», госкорпорация хотела бы производить водород из углеводородов с помощью атомной энерготехнологической станции с применением высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). Речь идет о технологии пиролиза метана.

Основная технология «Росатома» — реакторы ВВЭР на тепловых нейтронах — не совсем подходят для таких целей из-за относительно невысоких температур рабочих тел первого и второго контуров. Запуск всей цепочки подготовки инфраструктуры для производства водорода из углеводородов (системы хранения, распределения), по оценке компании, займет около четырех лет.

Но поскольку процесс вывода реакторов типа ВТГР на рынок довольно долог, на первой стадии «Росатом» готов заниматься электролизным производством водорода на базе Кольской АЭС (1,76 ГВт) в Мурманской области. Отчасти это поможет компании решить проблемы исторически сложившегося энергопрофицита в регионе (АЭС может дополнительно вырабатывать более 3,5 млрд кВт•ч в год).

В ближайшие два-три года «Росатом» намерен задействовать около 1,5 МВт мощности АЭС для электролизного производства, в пределах пяти-семи лет — порядка 4 МВт, а к 2030 году — 500 МВт. По оценке госкорпорации, 1 МВт электрической мощности позволяет выпускать порядка 200 кубометров водорода в час (около 158 тонн в год). Этого объема водорода будет достаточно, чтобы реализовать, например, пилотные региональные программы по снабжению городского транспорта крупных мегаполисов, утверждают в «Росатоме».

Госкорпорация готова сама развивать водородные технологии, но допускает участие партнеров или инвесторов, а также привлечение госсредств в рамках атомной нацпрограммы. В 2019 году «Росатом» уже подписал соглашение с властями Сахалина, ОАО РЖД и «Трансмашхолдингом» о сотрудничестве по проекту запуска водородного поезда на острове.

Вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин 29 сентября говорил, что проект находится на завершающей стадии ТЭО: «Есть понимание технической концепции, но существует открытый вопрос экономической перспективы». На Сахалине, по словам топ-менеджера, запланирован и экспортный водородный проект, но детали не раскрываются. В 2021 году в «Росатоме» рассчитывают завершить ТЭО проекта с японской Kawasaki по проекту поставок водорода из России в Японию.

Свободные энергомощности есть и у «РусГидро», но у нее конкретных планов по производству водорода нет. В то же время в компании готовы «участвовать в государственной водородной повестке», в том числе в пилотных проектах по производству, транспортировке и хранению водорода.

Нулевой спрос

В целом компании, которые сейчас инвестируют в водород, движимы не столько коммерческой выгодой, сколько задачей сохранения своего бизнеса в стратегической (на горизонте 20–30 лет) перспективе, считает старший аналитик по электроэнергетике Центра энергетики МШУ «Сколково» Юрий Мельников. По его мнению, уход от углеводородов в их привычном виде становится неизбежным — это определяется намерением ЕС и Китая стать углеродно нейтральными к середине века.

Но в России спрос на водород сейчас нулевой, поскольку страна не ставит целей по сокращению выбросов парниковых газов, добавляет господин Мельников. Ситуация, полагает он, может поменяться в первую очередь из-за того, что российским экспортерам (в нефтегазовой отрасли, металлургии, химии) неизбежно придется снижать углеродный след.

Алексей Жихарев добавляет, что сейчас проекты водородной энергетики экономически нецелесообразны из-за высокой стоимости топлива по сравнению с традиционным. Например, энергозатраты на производство стали с использованием водорода будут в пять раз выше, чем на природном газе. Но уже в среднесрочной перспективе, по его оценке, водород будет более конкурентоспособен — как из-за ужесточения регулирования, так и в результате масштабирования технологий.

Татьяна Дятел

Генератор чистого водорода ГВЧ-12М1

Генератор чистого водорода ГВЧ-12М1 — прибор для получения водорода высшей чистоты, используемого для питания аналитических приборов (хроматографов, газоанализаторов и т. п.). Благодаря высокому выходному давлению, глубокой очистке и низкому содержанию влаги вырабатываемый генератором водород может использоваться в качестве газа-носителя.

 

Основные особенности ГВЧ-12М1:


  • встроенная система водоподготовки с контролем чистоты заливаемой в питающий бак воды позволяет заливать в питающий бак генератора дистиллированную воду, что существенно облегчает эксплуатацию генератора и позволяет продлить срок службы электролизного модуля

  • система контроля влажности водорода предотвращает попадание влаги в выходную линию

  • система защиты от разгерметизации газовых линий блокирует генерацию водорода при возникновении значительной течи в системе генератор-хроматограф

  • индикация выходного давления и производительности прибора
Устройство и принцип работы:

Водород в генераторе получается электролизом очищенной воды в электролизере, выполненном на твердом электролите — ионообменной полимерной мембране. Электроды электролизера — титановые, разделенные изолирующими прокладками из кислородостойкого материала.

Заправляется генератор дистиллированной водой. Количество воды в питающем баке контролируется датчиками уровня, а чистота заливаемой воды — встроенным кондуктометром. В приборе обеспечивается постоянная циркуляция воды с очисткой в картридже деионизационного фильтра.

В электролизере вода разлагается на кислород и водород, которые выходят из него раздельно. Кислород сбрасывается в атмосферу через питающий бак. Водород поступает в сепаратор, где происходит первичное его отделение от воды. Возврат воды из сепаратора в питающий бак осуществляется через электромагнитный клапан при достижении воды в сепараторе определённого уровня. Данная схема построения прибора позволяет обеспечить непрерывную работу генератора с дозаправкой «на ходу». Затем водород проходит через реактор, в котором из него удаляется примесь кислорода, диффундирующего через мембрану электролизера. Окончательная очистка водорода происходит в фильтрах тонкой очистки.

На выходе генератора установлен электронный датчик давления результаты которого используются для индикации (на цифровом табло) и регулирования давления в линии потребителя.

Для предотвращения аварийной ситуации при возникновении «пробок» во внутренних коммуникациях прибора к сепаратору подключен датчик предельного давления, срабатывание которого происходит при давлении около 6,5 ати. Одновременно прекращается электролиз и появляются сигналы об аварийной ситуации. Прервать аварийную ситуацию можно, сняв давление водорода в газовой линии.

Генератор оснащен системой контроля влажности водорода, предотвращающей попадание влаги в выходную линию.

Генератор осуществляет функцию контроля разгерметизации газовых линий. При возникновении течи в процессе работы генератор прекращает генерировать водород через минуту.

В генераторе предусмотрен этап «сдувки», обеспечивающий ускоренный выход всего хроматографического комплекса на рабочий режим.


Техническое обслуживание генератора включает в себя следующие процедуры:


  • регенерация фильтров тонкой очистки (при срабатывании датчика влажности)

  • отдувка датчика влажности (после регенерации фильтров тонкой очистки)

  • проверка герметичности генератора (после регенерации фильтров тонкой очистки или, если возникнут сомнения в герметичности прибора)

  • промывка питающего бака (1 раз в 2 месяца)

  • замена картриджа деионизационного фильтра (при появлении надписи «Сменить картридж» на цифровом табло)

 

Технические характеристики

Чистота водорода в пересчете на сухой газ, % об 99,9999
Концентрация водяных паров при 20 °С и 1 атм, не более, ppm 5
Суммарная производительность по водороду, приведенная к нормальным условиям, л/ч 12
Диапазон задаваемого выходного давления водорода, ати 1,5. ..6,1
Стабильность выходного давления водорода, не хуже, ати, ±0,02
Время установления рабочего режима, при заглушенном выходе не более, мин 30
Объем заливаемой дистиллированной воды, л 1,0
Расход дистиллированной воды, не более, л/ч 0,02
Потребление воды, г/л водорода 1,6
Средний ресурс сменного картриджа деионизационного фильтра
(при максимальной производительности и односменной работе), лет
1
Температура окружающего воздуха, °С +10…+35
Средняя потребляемая мощность, ВА

…в стационарном режиме
…максимальная (при запуске)

150
200
Питание от однофазной сети переменного тока, В/Гц 220±15%/50±1
Габаритные размеры (Ш×Г×В), мм 190×530×440
Масса, кг 13
Электробезопасность класс 1, тип Н по ГОСТ 12. 2.025-76

Enel видит большой потенциал производства зеленого водорода в России

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ (Рейтер) -Крупнейший в Европе итальянский энергоконцерн Enel видит большой потенциал для развития проектов зеленого водорода в России, где у компании есть традиционная генерация и портфель ветропарков.

A logo of Italian multinational energy company Enel is seen at the Milan’s headquarter, Italy, February 5, 2020. REUTERS/Flavio Lo Scalzo

“Мы считаем, что в России есть огромные возможности для производства зеленой энергии, и вслед за этим — потенциал развития производства зеленого водорода”, — сказал в интервью Рейтер глава Enel в Европе Симоне Мори.

Enel принадлежит контрольный пакет российской энергокомпании Enel Russia, которая сейчас владеет тремя газовыми станциями и тремя проектами ветропарков. Компания продала в прошлом году крупнейшую в РФ угольную электростанцию, планируя сфокусироваться на развитии зеленой генерации и модернизации традиционных мощностей.

Итальянский концерн рассматривает возможность разработки проекта по производству зеленого водорода в России и расширения бизнеса возобновляемых источников энергии в стране, сказал Мори в кулуарах Петербургского экономического форума. Его комментарии были подготовлены для публикации в понедельник.

В зеленом портфеле Enel в России, который компания стремится увеличивать, сейчас три ветропарка мощностью около 360 мегаватт, инвестиции в них оцениваются в около 495 миллионов евро. Первый ветропарк в Ростовской области мощностью 90 мегаватт начал работать в мае этого года.

В области зеленого водорода компания смотрит на совместный проект с госкорпорацией Роснано на базе своего ветропарка в Мурманской области на севере России мощностью 201 мегаватт, крупнейшего за Полярным кругом, сказал Мори. Ветроэлектростанцию планировалось построить в 2021 году. Но компания сообщила в феврале этого года, что начало работы ветропарка из-за пандемии перенесено на 2022 год.

Он отказался сообщить детали проекта, сказав, что тот находится на начальной стадии изучения.

Водород все чаще рассматривается в мире как зеленое топливо будущего; правительства и компании делают большие ставки на то, что он поможет в борьбе с изменением климата.

Зеленый водород производится из воды с помощью электролиза за счет возобновляемой энергии.

Россия, богатая нефтью и газом, стремится занять до 20% мирового рынка водорода, но пока ни один проект не находится в стадии реализации.

Согласно опросу КПМГ, 45% российских компаний считают, что рынок водородной энергетики в России до 2025 года будет расти на 5% в год, еще 45% опрошенных верят в рост не более 1-2%.

Enel, одна из крупнейших в мире компаний по мощности возобновляемых источников энергии, намерена развивать проекты производства зеленого водорода в Испании, Чили и США и планирует довести свой портфель ВИЭ для этих целей до более чем 2 гигаватт к 2030 году.

Владимир Солдаткин. С участием Анастасии Лырчиковой в Москве и Стивена Джукеса в Милане. Перевод и текст Анастасии Лырчиковой. Редактор Дмитрий Антонов

Водород поможет снизить цены на электроэнергию

Эксперты утверждают, что производство водорода приведет к снижению оптовых и розничных цен на электро­энергию за счет оптимизации загрузки энергомощностей, и прогнозируют стремительное развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Развитие ВИЭ в России обретает новый смысл по мере встраивания водородной энергетики в изменяющуюся структуру мирового энергобаланса в условиях декарбонизации. Вместе с тем установленный курс на водородную энергетику может стать мощным стимулом для развития сектора возобновляемой энергетики в России. С наступлением ценового паритета между «голубым» и «зеленым» видами водорода энергоресурсы из возобновляемых источников энергии станут привлекательнее углеводородов.

«С развитием водородной экономики для возобновляемой энергетики открываются отличные перспективы. До недавнего времени «зелёный» водород был в 3 раза дороже «голубого». Но ситуация в секторе стремительно меняется на фоне резкого роста цен на газ, который превысил 500% буквально за 3 месяца, производство водорода электролизом за счет электроэнергии от ВИЭ-генерации стало на 20% дешевле использования для этих целей природного газа. Тренд на повышение эффективности технологий в сегменте электролиза и ВИЭ-генерации сохранится и в дальнейшем, что еще больше укрепит позиции «зеленого» подхода, – подчеркивает директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ) Алексей Жихарев.

Как сообщают «Известия» со ссылкой на Министерство энергетики, экспорт водорода из России может составить уже в 2024 году 200 тыс., что потребует ввода новых мощностей. Это позволит экономить оптовым покупателям с каждого киловатт-часа от 2 до 10 копеек, что в целом сопоставимо со снижением затрат на 4-6%, подсчитали эксперты. В Ассоциации развития возобновляемой энергетики также считают, что повышение спроса на электрическую энергию должно отразиться снижением цен на электроэнергетическом рынке по причине повышения и оптимизации загрузки энергомощностей.  А с наступлением ценового паритета между «голубым» и «зеленым» видами водорода энергоресурсы из возобновляемых источников энергии станут привлекательнее углеводородов.

«Пока такое себе трудно представить, но, если весь объем водорода, запланированный Правительством к 2030 году в рамках концепции, будет производиться за счет «зеленой» генерации, это потребует построить дополнительно более 150 ГВт генерации, что в свою очередь, конечно, приведет к дополнительному снижению цен на внутреннем рынке за счет эффекта масштаба», –  считает Алексей Жихарев.

В настоящее время «Роснано» и Enel, члены Ассоциации развития возобновляемой энергетики, прорабатывают первый в России пилотный проект по производству «зеленого» водорода, направленный на экспортные поставки в страны Евросоюза и возможное потребление внутри страны. Проект планируется к реализации к 2025 году, его бизнес-модель включает генерацию ВИЭ на базе первого за Полярным кругом ветропарка в Мурманской области. По прогнозам, ежегодный объем производства «зеленого» водорода составит в 12 000 тонн.

Источник

ЭПР                                    

#энергетика

#новости_энергетики

 


ТГУ и КАМАЗ развивают сотрудничество

В Томском государственном университете прошла рабочая встреча с представителями ПАО «КАМАЗ» по вопросам научно-технического сотрудничества. В настоящее время ТГУ реализует в интересах КАМАЗа проект, связанный с анализом дефекта одной из ответственных легкосплавных деталей двигателя. Проект завершается успешно, о чем индустриальный партнер сделал заключение при презентации материалов на итоговом совещании. Там же представители ТГУ представили перспективные для партнерской отрасли разработки и определили дальнейшие перспективы сотрудничества.

Особый интерес представителей КАМАЗа для реализации при дальнейшем сотрудничестве вызвали разработки ТГУ для улучшения функционирования перспективных узлов и механизмов для автомобилей КАМАЗ, в частности, электроусилителя руля; технологии использования водорода в топливных системах наземного транспорта; легкие сплавы и инновационные краски с биоцидным и антикоррозионным покрытием.

ПАО «КАМАЗ» на сегодняшний день активно работает над проектом легкового автомобиля «Кама» на альтернативном топливе. Поэтому разработки ТГУ, связанные с технологиями использования водорода в топливных системах наземного транспорта, заинтересовали представителей компании-партнера. Особый интерес вызвали топливные ячейки, водородонасыщенные материалы и генерация водорода на борту автомобиля. В результате было решено до конца июня определить пути для дальнейшего сотрудничества.

Учитывая интерес промпартнера к разработке беспилотных автомобилей, ТГУ совместно АО «ГЛОНАСС» договорились проработать план создания центра принятия решений «Транспорт», основные компетенции которого будут связаны с управлением беспилотниками. КАМАЗ в данном случае выступят индустриальными партнерами, а ТГУ предоставит свои научные наработки в области искусственного интеллекта и связи 5G.

Также томские ученые продемонстрировали прибор «Терразонд» – результат совместной работы с НПО «Терразонд» (Москва). Это устройство предназначено для сканирования автомобильных дорог широкозахватным георадиотомографом. Оригинальная программа строит 3D-изображения слоев дорожного покрытия, а также выявляет дефекты, допущенные при строительстве или возникшие в ходе эксплуатации. Сейчас в планах за ближайшее время рассмотреть возможность использования терразонда для задач КАМАЗа и организовать тестирование устройства.

– Представители КАМАЗа заинтересовались нашими разработками и в области лаков и красок. Ведь автомобили нужно не просто красить, а учитывать условия эксплуатации: для пустыни одна краска, для Арктики другая. Причем, внутренние поверхности тоже красить нужно, а учитывая посменную работу водителей, есть необходимость и в дезинфекции кабины, применении разработанных в ТГУ биоцидных красок. Так что сейчас мы ждем от ПАО «КАМАЗ» техническое задание по разработке биоцидных и антикоррозионных покрытий, лаков и красок, – сообщил проректор ТГУ по научной и инновационной деятельности Александр Ворожцов.

КАМАЗ заинтересован также в качественной системе предикативной аналитики и математическом моделировании процессов, агрегатов и узлов работы автомобилей. В ближайшее время ТГУ должен получить от партнера перечень проблем и предоставить свои варианты их решения.

На совещании обсудили перспективы и варианты долгосрочного сотрудничества. Например, в будущем КАМАЗ в рамках запроса от Роскосмоса станет исполнителем заказа на производство нового лунохода, где разработки ТГУ по легким сплавам смогут сыграть ведущую роль при сборке корпуса.

процессов производства водорода | Министерство энергетики

Водород можно производить с помощью ряда различных процессов. Термохимические процессы используют тепло и химические реакции для выделения водорода из органических материалов, таких как ископаемое топливо и биомасса, или из таких материалов, как вода. Вода (H 2 O) также может быть разделена на водород (H 2 ) и кислород (O 2 ) с помощью электролиза или солнечной энергии. Микроорганизмы, такие как бактерии и водоросли, могут производить водород посредством биологических процессов.

Термохимические процессы

Некоторые термические процессы используют энергию различных ресурсов, таких как природный газ, уголь или биомасса, для выделения водорода из их молекулярной структуры. В других процессах тепло в сочетании с замкнутыми химическими циклами производит водород из такого сырья, как вода. Узнайте больше о следующих термохимических процессах:

Электролитические процессы

Электролизеры используют электричество для разделения воды на водород и кислород.Эта технология хорошо разработана и доступна на рынке, и в настоящее время разрабатываются системы, которые могут эффективно использовать прерывистую возобновляемую энергию. Узнайте больше об электролизе.

Процессы прямого солнечного водоразделения

Процессы прямого солнечного расщепления воды или фотолитические процессы используют световую энергию для расщепления воды на водород и кислород. Эти процессы в настоящее время находятся на различных ранних стадиях исследований, но предлагают долгосрочный потенциал для устойчивого производства водорода с низким воздействием на окружающую среду.Узнайте больше о следующих процессах разделения воды на солнечной энергии:

Биологические процессы

Микробы, такие как бактерии и микроводоросли, могут производить водород посредством биологических реакций с использованием солнечного света или органических веществ. Эти технологические пути находятся на стадии исследований и разработок, где проводятся пилотные демонстрации, но в долгосрочной перспективе имеют потенциал для устойчивого производства водорода с низким содержанием углерода. Узнайте больше о следующих биологических процессах:

Центр данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение водорода

Несмотря на то, что водород присутствует в большом количестве на Земле как элемент, он почти всегда присутствует в составе другого соединения, такого как вода (H 2 O) или метан (CH 4 ), и его необходимо разделить на чистый водород (H ). 2 ) для использования в электромобилях на топливных элементах.Водородное топливо соединяется с кислородом воздуха через топливный элемент, создавая электричество и воду в результате электрохимического процесса.

Производство

Водород можно производить из различных внутренних источников, включая ископаемое топливо, биомассу и электролиз воды с помощью электричества. Воздействие водорода на окружающую среду и энергоэффективность зависят от того, как он производится. Реализуется несколько проектов по снижению затрат, связанных с производством водорода.

Есть несколько способов производства водорода:

  • Риформинг / газификация природного газа: Синтез-газ — смесь водорода, окиси углерода и небольшого количества двуокиси углерода — образуется в результате реакции природного газа с высокотемпературным паром.Окись углерода реагирует с водой с образованием дополнительного водорода. Этот метод самый дешевый, эффективный и самый распространенный. На конверсию природного газа с использованием пара приходится большая часть водорода, ежегодно производимого в Соединенных Штатах.

    Синтез-газ можно также создать путем реакции угля или биомассы с высокотемпературным паром и кислородом в газификаторе под давлением. Это превращает уголь или биомассу в газообразные компоненты — процесс, называемый газификацией . Полученный синтез-газ содержит водород и монооксид углерода, который реагирует с водяным паром для отделения водорода.

  • Электролиз: Электрический ток расщепляет воду на водород и кислород. Если электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, образующийся водород также будет считаться возобновляемым и имеет множество преимуществ по выбросам. Проекты по производству водорода из энергии набирают обороты с использованием избыточной возобновляемой электроэнергии, если таковая имеется, для производства водорода посредством электролиза.

  • Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемое жидкое топливо, такое как этанол, реагирует с высокотемпературным паром с образованием водорода вблизи точки конечного использования.

  • Ферментация: Биомасса превращается в сырье, богатое сахаром, которое можно сбраживать для получения водорода.

Несколько методов производства водорода находятся в стадии разработки:

Основными производителями водорода являются Калифорния, Луизиана и Техас. Сегодня почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах, используется для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и обработки пищевых продуктов.

Основной задачей производства водорода является снижение стоимости технологий производства, чтобы сделать получаемый водород конкурентоспособным по стоимости по сравнению с обычным транспортным топливом.Государственные и отраслевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты снижают стоимость, а также снижают воздействие на окружающую среду технологий производства водорода. Узнайте больше о производстве водорода в Управлении технологий производства водорода и топливных элементов.

Распределение

Большая часть водорода, используемого в Соединенных Штатах, производится там или поблизости от того места, где он используется, обычно на крупных промышленных предприятиях. Инфраструктура, необходимая для распределения водорода по общенациональной сети заправочных станций, необходимых для повсеместного использования электромобилей на топливных элементах, все еще нуждается в развитии.Первоначальное развертывание транспортных средств и станций сосредоточено на построении этих распределительных сетей, в первую очередь в южной и северной Калифорнии.

В настоящее время водород распределяется тремя способами:

  • Трубопровод: Это наименее затратный способ доставки больших объемов водорода, но его мощность ограничена, поскольку в настоящее время в Соединенных Штатах имеется всего около 1600 миль трубопроводов для доставки водорода. Эти трубопроводы расположены недалеко от крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов в Иллинойсе, Калифорнии и на побережье Мексиканского залива.

  • Трубные прицепы высокого давления: Транспортировка сжатого водородного газа грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей в трубчатых прицепах высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль или меньше.

  • Цистерны для сжиженного водорода: Криогенное сжижение — это процесс, при котором водород охлаждается до температуры, при которой он становится жидкостью. Хотя процесс сжижения является дорогостоящим, он позволяет транспортировать водород более эффективно (по сравнению с трубными прицепами высокого давления) на большие расстояния грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей.Если сжиженный водород не используется с достаточно высокой скоростью в точке потребления, он выкипает (или испаряется) из резервуаров для хранения. В результате необходимо тщательно согласовывать скорость доставки и потребления водорода.

Создание инфраструктуры для распределения и доставки водорода на тысячи будущих заправочных станций представляет собой множество проблем. Поскольку водород содержит меньше энергии на единицу объема, чем все другие виды топлива, его транспортировка, хранение и доставка к месту конечного использования обходятся дороже в пересчете на один галлон бензина. Строительство новой сети водородных трубопроводов связано с высокими начальными капитальными затратами, а свойства водорода создают уникальные проблемы для материалов трубопроводов и конструкции компрессора. Однако, поскольку водород можно производить из самых разных ресурсов, региональное или даже местное производство водорода может максимально использовать местные ресурсы и минимизировать проблемы с распределением.

Необходимо учитывать компромисс между централизованным и распределенным производством. Производство водорода централизованно на крупных заводах снижает производственные затраты, но увеличивает затраты на сбыт.Производство водорода в точке конечного использования — например, на заправочных станциях — снижает затраты на сбыт, но увеличивает производственные затраты из-за затрат на создание производственных мощностей на месте.

Государственные и промышленные научно-исследовательские проекты преодолевают препятствия на пути к эффективному распределению водорода. Узнайте больше о распределении водорода в Управлении технологий водорода и топливных элементов.

Производство и доставка водорода | Водород и топливные элементы | Водородные и топливные элементы

Исследователи из NREL разрабатывают передовые процессы для экономичного производства водорода. из устойчивых ресурсов.

Узнайте, как NREL разрабатывает и продвигает ряд путей к возобновляемому водороду производство. Текстовая версия

Биологическое расщепление воды

Некоторые фотосинтетические микробы используют световую энергию для производства водорода из воды в виде часть их метаболических процессов. Поскольку кислород образуется вместе с водородом, Фотобиологическая технология производства водорода должна преодолевать присущую ему чувствительность к кислороду. ферментативных систем, выделяющих водород. Исследователи NREL решают эту проблему с помощью скрининг на естественные организмы, которые более устойчивы к кислороду и создание новых генетических форм организмов, способных поддерживать производство водорода в наличие кислорода.Исследователи также разрабатывают новую систему, в которой используется метаболический переключение (лишение серы) на цикл клеток водорослей между фотосинтетическим ростом фаза и фаза производства водорода.

Контактное лицо: Мария Гирарди

Ферментация

Ученые NREL разрабатывают технологии предварительной обработки для преобразования лигноцеллюлозного биомасса в сырье, богатое сахаром, которое может быть непосредственно ферментировано для получения водорода, этанол и ценные химикаты. Исследователи также работают над определением консорциума. Clostridium, которые могут непосредственно сбраживать гемицеллюлозу до водорода. Другое исследование области включают в себя биоразведку эффективных целлюлолитических микробов, таких как Clostridium thermocellum, который может сбраживать кристаллическую целлюлозу непосредственно до водорода, чтобы снизить затраты на сырье. После идентификации модельной целлюлолитической бактерии ее потенциал для генетических манипуляций, включая чувствительность к антибиотикам и простоту генетического трансформация, будет определена.Будущие проекты ферментации NREL будут сосредоточены на по разработке стратегий для создания мутантов, которые селективно блокируются от производства отработанные кислоты и растворители для максимального увеличения выхода водорода.

Контактное лицо: Пин-Чинг Манесс

Конверсия биомассы и отходов

Водород можно производить путем пиролиза или газификации ресурсов биомассы, таких как сельскохозяйственные остатки, такие как скорлупа арахиса; бытовые отходы, включая пластмассы и отходы смазка; или биомасса, специально выращенная для использования в энергии. Пиролиз биомассы производит жидкий продукт (био-масло), содержащий широкий спектр компонентов, которые могут быть разделены на ценные химические вещества и топливо, включая водород. Исследователи NREL в настоящее время сосредоточены на производстве водорода путем каталитического риформинга пиролиза биомассы продукты. Конкретные области исследований включают реформирование потоков пиролиза и разработку и испытание псевдоожижаемых катализаторов.

Контактное лицо: Ричард Френч

Фотоэлектрохимическое расщепление воды

Самый чистый способ производства водорода — использование солнечного света для прямого разделения воды. в водород и кислород.Технология многопереходных ячеек, разработанная фотоэлектрическими промышленность используется для фотоэлектрохимических (PEC) систем сбора света, которые генерируют достаточное напряжение для разделения воды и стабильны в среде вода / электролит. Разработанная NREL система PEC производит водород из солнечного света без дополнительных затрат. и усложнение электролизеров, при КПД преобразования солнечной энергии в водород На 12,4% ниже теплотворная способность при использовании отраженного света.Ведутся исследования, чтобы выявить больше эффективные, недорогие материалы и системы, долговечные и устойчивые к коррозии в водной среде.

Контактное лицо: Джон Тернер или Тодд Дойч

Солнечная система термоделирования воды

Исследователи NREL используют реактор High-Flux Solar Furnace, чтобы концентрировать солнечную энергию и генерировать температуры от 1000 до 2000. градусов Цельсия.Для термохимической реакции требуются сверхвысокие температуры. циклы для производства водорода. Такой высокотемпературный, высокопоточный, термохимический процессы предлагают новый подход к экологически безопасному производству водорода. Очень высокие скорости реакции при таких повышенных температурах вызывают очень быструю реакцию. скорости, которые значительно увеличивают производительность и более чем компенсируют прерывистый характер солнечного ресурса.

Контактное лицо: Джуди Неттер

Возобновляемый электролиз

Возобновляемые источники энергии, такие как фотоэлектрическая энергия, ветер, биомасса, гидро- и геотермальная энергия. может обеспечить нашу страну чистой и устойчивой электроэнергией. Однако возобновляемая энергия источники естественным образом изменчивы, требуют накопления энергии или гибридной системы для размещения суточные и сезонные изменения. Одно из решений — производить водород путем электролиза — расщепления с помощью электрического тока — воды и использовать этот водород в топливном элементе для производства электричество в периоды низкого производства электроэнергии или пикового спроса, или для использования водорода в транспортных средствах на топливных элементах.

Исследователи из Центра интеграции энергетических систем NREL и Центра испытаний и исследований водородной инфраструктуры изучают вопросы, связанные с использованием возобновляемых источников энергии для производства водород путем электролиза воды.NREL тестирует интегрированные системы электролиза и исследует варианты дизайна для снижения капитальных затрат и повышения производительности.

Узнайте больше об исследованиях электролиза возобновляемых источников энергии NREL.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Надежность шланга дозатора водорода

С акцентом на снижение затрат и повышение надежности и безопасности NREL выполняет ускоренное тестирование и циклическое тестирование шлангов для подачи водорода на 700 бар на предприятии по интеграции энергетических систем с использованием автоматизированной робототехники для моделирования полевых условий.Посмотрите видео с роботом, который имитирует повторяющееся напряжение человека, сгибающегося и скручивающегося. шланг для подачи водорода в бортовой накопительный бак транспортного средства на топливных элементах. Исследователи проводить механические, термические испытания и испытания под давлением для новых и бывших в употреблении систем подачи водорода шланги. Материал шланга анализируется для выявления проникновения водорода, охрупчивания, и зарождение / распространение трещины.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Анализ путей производства и доставки водорода

NREL выполняет анализ на системном уровне в различных областях устойчивого производства водорода. и пути доставки.Эти усилия сосредоточены на определении улучшений статуса, в результате от технологических достижений, стоимости как функции объема производства и потенциала для снижения затрат. Результаты помогают выявить препятствия на пути к успеху этих путей. основные факторы затрат и остающиеся проблемы НИОКР. Разработанные NREL тематические исследования по анализу водорода обеспечивают прозрачные прогнозы текущих и будущих затрат на производство водорода. Узнайте больше о работе NREL по системному анализу.

Контактное лицо: Женевьева Заур

Сеть энергетических материалов HydroGEN

NREL служит ведущей лабораторией консорциума HydroGEN Energy Materials Network (EMN).

Последние публикации

Прямое преобразование солнечной энергии в водород с помощью инвертированного метаморфического многопереходного полупроводника Архитектура, Энергия природы (2017)

Замечательная стабильность немодифицированных фотокатодов GaAs при выделении водорода в Кислый электролит, Журнал химии материалов A (2016)

Эффективность преобразования солнечной энергии в водород: яркий свет на производительность фотоэлектрохимических устройств, Энергетика и экология (2016)

Обратимая пассивация поверхности GaInP2 за счет адсорбции воды: модельная система для зависимости от окружающей среды Фотолюминесценция, Журнал физической химии C (2016)

CO2-фиксирующий метаболизм одного углерода в разрушающей целлюлозу бактерии Clostridium thermocellum, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016)

Путь фосфокетолазы способствует метаболизму углерода у цианобактерий, Nature Plants (2016)

Контакт

Huyen Dinh

Эл. Почта
303-275-3605

Hydrogen Generation — обзор

3-4-3-1 ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ, ЭЛЕКТРОЛИТА ТВЕРДОГО ПОЛИМЕРА [5, 7, 8, 17, 20]

В течение последних нескольких лет компания General Electric в США.S.A разработала технологию электролиза воды с твердым полимерным электролитом. Первоначально эта технология была разработана для использования в качестве генератора кислорода для пилотируемых космических кораблей и подводных лодок, а также в качестве источника водорода и кислорода для использования в двигателях управления высотой / орбитой спутников.

Твердый полимерный электролит, используемый для электролиза воды, представляет собой твердый пластиковый лист из перфторированного полимера сульфоновой кислоты (Nafion R ), который имеет многие физические характеристики, аналогичные Teflon R .Этот полимер является хорошим ионным проводником с удельным сопротивлением менее 15 Ом · см при температуре окружающей среды при насыщении водой и имеет химическую формулу

. Носителями заряда являются гидратированные ионы водорода (H + · Xh3O), которые движутся через полимер. переходом от одной группы сульфоновой кислоты (_ SO3- _) к другой. Типичная электролизная ячейка схематически показана на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Схема электролизера воды с твердым полимерным электролитом. [5, 7, 20]

Вода подается на анод и разлагается на кислород, ионы водорода и электроны.На катоде ионы водорода и электроны электрохимически рекомбинируют с образованием газообразного водорода. Таким образом, анодный процесс представлен как

(3,19) h3O → 2H ++ 1 / 2O2 + 2e−

, а катодный процесс —

Тонкий слой платиновой черни (1 — 4 мг / см 2 ) пропитан на твердой поверхности полимера для образования катода, и аналогичный слой запатентованного катализатора из сплава, который, вероятно, изготовлен из иридия или его сплава, образует анод. Сбор тока осуществляется многослойным пакетом растянутых металлических экранов, которые прижимаются к электроду с одной стороны жидкостной полости и к твердому ниобиевому или титановому листу с другой стороны, который отделяет анодную полость одной ячейки от катода. полость соседней клетки.Хотя цена титанового листа намного ниже, чем цена ниобиевого листа, работа электролизера при 150 ° C может привести к проблеме водородного охрупчивания титана и альтернативных листовых материалов сепараторов, включая молибден, цирконий и различные сплавы этих металлов. Полости и коллекторы для жидкости герметизированы плоскими прокладками из силикона или фторсиликонового каучука.

Дистиллированная вода циркулирует через анодную сторону ячеек со скоростью, значительно превышающей скорость реакции электролиза, чтобы рассеять внутреннее тепло, генерируемое электрохимической реакцией, и омическое сопротивление.Смесь кислорода и воды, выбрасываемая из ячейки, охлаждается, чтобы отделить жидкую воду, которая возвращается обратно на вход ячейки через деионизатор. Деионизатор собирает все ионы металлов, которые могут улавливаться от любых компонентов в контуре рециркуляции воды. Часть воды будет перекачиваться из анодной камеры на катодную сторону вместе с протонами в виде гидратированных ионов водорода, и эта вода также будет отделяться для рециркуляции на вход ячейки. Поскольку электролит твердый, кондиционирование электролита или контроль нормальности не требуются.

Эта ячейка для электролиза воды может эксплуатироваться в различных условиях: от температуры окружающей среды до 150 ° C, давления от атмосферного до 200 атм, плотностей тока от 100 до 2000 мА / см 2 . Рабочие характеристики в вышеуказанных условиях были уточнены за счет использования ячеек с толщиной электролита от 0,1 до 0,5 мм. Например, при 150 ° C оптимальная плотность тока и толщина электролита будут между 1,3 и 2,2 А / см 2 и 0.15 и 0,25 мм соответственно в зависимости от скважности. На рис. 3.11 показаны улучшения производительности и прогнозируемые рабочие характеристики.

Рис. 3.11. Улучшенные и прогнозируемые рабочие характеристики электролизеров воды с твердым полимерным электролитом Genaral Electric. [20]

На рис. 3.12 показана схема жидкости для системы, которая была нарисована при следующем выборе точек концептуального проектирования:

Рис. 3.12. Схема жидкости электролизеров воды с твердым полимерным электролитом.[17]

Скорость образования водорода 1500 кг / ч (58 МВт на выходе)
Температура 38 ° C
Давление 40 атм
−57 ° C
Доступная температура охлаждающей воды 29,4 ° C
Изменение производительности установки 0–100% от номинальной
Рабочий цикл 40%
Срок службы установки 20 лет
Рабочая температура 150 ° C
Толщина электролита 0.2 мм. Система электролиза твердой полимерной воды, разработанная таким образом, будет иметь габаритные размеры 27 м × 12 м × 4,5 м без учета системы кондиционирования.

Этот тип ячейки для электролиза воды демонстрирует уникальное преимущество возможности работы при плотностях тока в 5–10 раз выше, чем у обычных ячеек для электролиза воды при том же напряжении ячейки.Однако недостатками являются необходимость использования катализаторов из благородных металлов или сплавов из-за сильнокислой среды в электролизере и необходимость минимизировать загрузку катализаторов из благородных металлов менее 1 мг / см 2 . Кроме того, одной из наиболее важных областей исследований является выбор материалов токосъемников, которые не подвержены водородному охрупчиванию и относительно дешевы. Также желательно найти значительно менее дорогие твердые полимерные электролиты, чем мембрана Nafion R .

Интересно отметить, что повышение энергоэффективности элемента с 79 до 90% снизит стоимость водорода на 8%, а конечные цели разработки элемента составляют 33 кВтч / кг при рабочем напряжении 1,24 В и тепловой КПД 118%, что почти соответствует термодинамическому пределу.

В Таблице 3.6 показан прогноз затрат на модуль твердого полимерного электролиза выходной системы мощностью 58 МВт на период 1985 г., который показывает, что более 50% капитальных затрат приходится на источники питания и только 10% — на энергоснабжение. Стоимость модуля электролиза.Эта ячейка, по-видимому, может обеспечить 20-летний срок службы электролизной батареи без обслуживания.

Таблица 3.6. Оценка стоимости модуля электролиза твердого полимера в 1985 году. [17]

74.21
Стоимость 1000 долларов США Удельная стоимость долларов США / кВт * 1 Потребляемая мощность МВт
Модуль электролиза 473 8,15 72,80
Преобразователь мощности и переключатель передач 2484 42.76 1,27
Вспомогательное оборудование 1050 18,08 0,14
Установка * 2 480 8,26 1
3-4-3-2 ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ [2, 3, 10, 13, 14, 19, 20]

С термодинамической точки зрения появляются значительные преимущества электролизной воды при высоких температурах.Во-первых, из-за уменьшения изменения свободной энтальпии для реакции

(3,21) h3O → h3 + 1 / 2O2,

теоретические потребности в энергии при 1000 ° C примерно на 25% меньше, чем при температуре окружающей среды. Во-вторых, активация из-за потерь напряжения при высоких плотностях тока пренебрежимо мала, чтобы обеспечить работу элемента при высоких плотностях тока, и, в-третьих, тепловые потребности элемента могут быть обеспечены либо за счет тепла, выделяемого в элементе из-за омических потерь, либо за счет прямого тепло поступает от высокотемпературного источника тепла.

Твердым электролитом, исследованным для высокотемпературного электролиза воды, был оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, который имеет состав (ZrO 2 ) 0,9 (Y 2 O 3 ) 0,1 . Этот электролит представляет собой проводник оксидных ионов, проводимость которого составляет 9,10 / см при 1000 ° C. На рис. 3.13 показан пример такого типа ячейки для электролиза воды.

Рис. 3.13. Принцип высокотемпературных электролизеров воды с твердым оксидным электролитом.

Материал анода — PrCoO 3 , Pr 2 O 3 или LaNiO 3 , а материал катода — никель, кобальт или платиновый кермет, содержащий 20 мас.% (ZrO 2 ) 0,9 (Y 2 O 3 ) 0,1 и вода подается со стороны катода.

Катодная реакция:

(3,22) h3O + 2e− → h3 + O2−,

, и образовавшиеся ионы оксида текут к аноду через электролит. Со стороны анода газообразный кислород выделяется, высвобождая электроны из оксидных ионов.Таким образом, анодная реакция:

(3,23) O2− → 1 / 2O2 + 2e−.

Эта электролизная ячейка работает при температурах от 800 ° до 1200 ° C. Достигнуто потребление энергии 3,0 кВтч / м 3 H ​​ 2 . При фактическом электролизе большое количество ячеек должно быть соединено последовательно и параллельно, а соединительный элемент должен противостоять восстановительной атмосфере на катодной стороне и окислительной атмосфере на анодной стороне одновременно. До настоящего времени LaCrO 3 пропитан Al и Mg или La 0.8 Sr 0,2 CrO 3 . были предложены в качестве соединительных материалов, полностью удовлетворяющих вышеуказанным требованиям. Кроме того, кислород, выделяющийся на аноде, склонен накапливаться в анодной полости, увеличивая концентрацию перенапряжения. Чтобы уменьшить это увеличение концентрационного перенапряжения, было исследовано удаление кислорода в анодной полости оксидом углерода.

Анодная реакция в этом случае представлена ​​

(3,24) O2− + CO → CO2 + 2e−,

, таким образом, полость анода находится в восстановительной атмосфере.Затем металлический никель можно использовать в качестве соединительного материала.

Согласно плану компании General Electric в США, окись углерода должна вырабатываться из угля, и эта ячейка для электролиза воды называется гибридным водородным генератором, разлагающим воду за счет одновременного использования угля и электричества. Этим методом можно электролизовать воду при плотности тока 350 А / дм 2 с электрической энергией 0,71 — 2,82 кВтч и углем 0,96 кг на Нм 3 водорода.

Исследовательские лаборатории Westinghouse в США и Brown, Boveri Cie и Dornier System в Западной Германии также разработали высокотемпературные электролизеры водяного пара.

Технология производства водорода на месте ускоряется с выходом на рынок

Ричленд, Вашингтон. Новая технология, которая генерирует водород из обычного природного газа или возобновляемого природного газа, получаемого из биомассы, может стать следующим большим шагом вперед в развитии водородной магистрали в Калифорнии. мобильные автомобили и грузовики, а также для создания других ценных продуктов.

Крошечные каналы размером с кредитную карту, передающие тепло, лежат в основе технологии, разработанной в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США. Эти микроканалы имеют решающее значение для эффективного направления энергии в химические реакции, в результате которых производится водород для транспорта, производства электроэнергии и других промышленных целей.

Покадровая видеозапись показывает трехмерную «печать» реактора парового риформинга метана, используемого для производства водорода.Усовершенствованная производственная технология экономична и может улучшить использование транспортных средств на водородных топливных элементах. (Видео: P.S. Media)

Водородный генератор, разработанный PNNL, был лицензирован для начинающей компании STARS Technology Corporation в Ричленде, Вашингтон. В водородном генераторе есть две недавние инновации, которые могут снизить стоимость водорода. Первый — это новый процесс аддитивного производства, лицензию на который получили STARS TC и SoCalGas — газораспределительная компания из Лос-Анджелеса, обслуживающая 22 миллиона человек в Центральной и Южной Калифорнии.Второй — это новая конструкция спирального реактора, которая более точно распределяет тепло и повышает эффективность реактора. Эта конструкция, лицензированная исключительно для SoCalGas, сводит к минимуму энергию, необходимую для производства водорода, одновременно увеличивая долговечность и безопасность реактора.

«Одним из ближайших вариантов использования этой микроканальной технологии будет производство водорода для электромобилей на топливных элементах», — сказал Юрий Фридман, старший директор по исследованиям и разработкам SoCalGas. «Поскольку эта технология занимает мало места и существенно повышает эффективность процесса преобразования природного газа в водород, она делает водород намного чище и проще в доставке — вы можете производить водород в любом месте, где есть трубопровод для природного газа.Для нас в SoCalGas это важный шаг на пути к достижению нашей цели по достижению чистых нулевых выбросов парниковых газов в наших операциях и доставке энергии к 2045 году. Эта технология может радикально изменить производство и использование водорода в Калифорнии, продвигая усилия SoCalGas по удовлетворению требований климатические цели Калифорнии и наших клиентов ».

Заправка водородной инфраструктуры

Поскольку технология STARS может генерировать водород везде, где есть природный газ, разработчики говорят, что эта технология может значительно снизить потребность в транспортировке водорода в специальных прицепах с трубами высокого давления.Отказ от транзита по дорогам повышает общественную безопасность, сокращает выбросы парниковых газов и помогает сделать производство водорода в месте потребления конкурентоспособным по сравнению с обычным топливом.

«Думайте об этих небольших, эффективных, серийно производимых генераторах как о« химических трансформаторах », похожих на электрические трансформаторы в электрической сети», — сказал Боб Вегенг, президент STARS TC и изобретатель технологии. «Их можно разместить в любом месте системы распределения природного газа, так что она становится« водородной сетью », обеспечивая недорогой водород для заправочных станций в количествах, соответствующих потребностям на месте.«

Производство водорода из метана

Самый распространенный элемент во Вселенной, водород, обычно входит в состав других соединений, таких как вода или метан. Природный газ состоит в основном из метана, одного из наиболее эффективных природных переносчиков водорода. Обычные процессы производства водорода с использованием природного газа могут иногда выделять углекислый газ и использовать много энергии, большая часть которой вырабатывается из источников, выделяющих углерод. Но с новым водородным генератором для нагрева природного газа и воды с целью разрыва химических связей, выделяя на 30% меньше углекислого газа, чем другие распространенные, можно использовать множество более эффективных подходов к нагреву, включая концентрированное солнечное тепловое и индуктивное солнечно-электрическое нагревание. метан в водородные процессы.

Спиральный микроканальный реактор, разработанный в PNNL, позволяет эффективно генерировать водород из природного газа . (Фото Ричарда Чжэна | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория)

Лицензированные процессы производства водорода очень эффективны, сокращая тепловую энергию, необходимую для производства ценных химикатов. Метан и пар проходят через компактные спиральные микроканалы толщиной не более нескольких миллиметров, которые быстро и равномерно подвергают газовую смесь воздействию тепла, которое запускает химические реакции и высвобождает водород из природного газа и воды.

Поскольку водород можно производить экономичным и экологически чистым способом, он имеет все возможности для поддержки Закона о сборке 8 Калифорнии, в котором выделяется до 20 миллионов долларов в год на поддержку продолжающегося строительства по крайней мере 100 водородных заправочных станций в штате.

Этой весной SoCalGas получит водородный генератор от STARS TC, который будет включать шесть небольших модульных реакторов — каждый диаметром около 10 дюймов. STARS TC в основном состоит из бывших сотрудников PNNL, один из которых был изобретателем микроканальной технологии в PNNL.

3D-печать для снижения затрат на производство водорода

Недавно PNNL, STARS TC и SoCalGas совместно работали над усовершенствованием системы производства водорода, включая конструкцию спирального микроканала. Эта команда также разработала новый процесс, который использует методы 3D-печати для создания химических реакторов, производящих водород.

«Этот процесс аддитивного производства снижает производственные затраты за счет уменьшения количества деталей, формирования геометрических форм, которые практически невозможно создать с помощью процессов литья или механической обработки, и устранения трудоемких этапов изготовления», — сказала Сара Хант, менеджер по коммерциализации технологий в PNNL.«Запатентованная технология включает уникальные подходы к построению конструкций внутри устройства для улучшения теплопередачи. Это также позволяет покрывать или пропитывать материал катализаторами, которые ускоряют скорость химического преобразования в энергию ».

Отдельно PNNL, SoCalGas и другие также сотрудничают в разработке новых новых химических реакторов, которые совместно производят водород и твердые углеродные материалы, такие как продукты из углеродного волокна и углеродные нанотрубки, что может еще больше компенсировать затраты на производство водорода без выбросов парниковых газов.Это в сочетании с дополнительным использованием возобновляемого природного газа означает, что эти реакторные системы могут помочь SoCalGas, поскольку он стремится к нулевым выбросам к 2045 году.

Разработка микроканального генератора водорода была поддержана Институтом RAPID и офисами Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США, включая технологии водорода и топливных элементов, технологии солнечной энергии и передовые производственные предприятия.

SoCalGas® со штаб-квартирой в Лос-Анджелесе является крупнейшей газораспределительной компанией в США.SoCalGas предоставляет доступный, надежный, чистый и все более возобновляемый газ 21,8 миллионам потребителей на территории площадью 24 000 квадратных миль в Центральной и Южной Калифорнии. Газ, поставляемый по трубопроводам компании, по-прежнему будет играть ключевую роль в переходе Калифорнии к чистой энергии, обеспечивая надежность электросетей и поддерживая развертывание ветровой и солнечной энергии.

Миссия

SoCalGas — построить самую чистую, безопасную и самую инновационную энергетическую компанию в Америке. В поддержку этой миссии SoCalGas стремится к достижению нулевых выбросов парниковых газов в своей деятельности и доставке энергии к 2045 году и замене 20 процентов своих традиционных поставок природного газа на возобновляемый природный газ (ГСЧ) к 2030 году.Возобновляемый природный газ производится из отходов молочных ферм, свалок и очистных сооружений. SoCalGas также стремится инвестировать в свою инфраструктуру доставки газа, сохраняя при этом доступность счетов для клиентов. За последние пять лет компания инвестировала почти 7,5 миллиардов долларов в модернизацию своей трубопроводной системы для повышения безопасности и надежности. SoCalGas является дочерней компанией Sempra Energy (NYSE: SRE), холдинговой компании по оказанию энергетических услуг, базирующейся в Сан-Диего. Для получения дополнительной информации посетите socalgas.com / newsroom или свяжитесь с SoCalGas в Twitter (@SoCalGas), Instagram (@SoCalGas) и Facebook.

# #

Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория использует свои сильные стороны в области химии, наук о Земле, биологии и науки о данных для развития научных знаний и решения проблем в области устойчивой энергетики и национальной безопасности. Основанная в 1965 году, PNNL управляется Battelle для Управления науки Министерства энергетики США, которое является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах.Управление науки Министерства энергетики США работает над решением некоторых из самых насущных проблем современности. Для получения дополнительной информации посетите Центр новостей PNNL. Следуйте за нами в Twitter, Facebook, LinkedIn и Instagram.

Mitsubishi Power | Создание устойчивого будущего за счет производства водорода

Введение


Главы государств коллективно заявили о необходимости двигаться в направлении углеродно-нейтрального общества.
Наконец, мир активизирует усилия по отказу от углерода.
Чтобы продвигать эти усилия во всем обществе,
нам необходимо реализовать инфраструктуру с нулевым выбросом углерода в энергоснабжении, и
жизненно важно, чтобы мы продвигали переход к производству водорода.
Наша жизнь и будущее Земли зависят от технологии производства водорода.

Статус разработки


Наши технологии сжигания водорода могут применяться в широком диапазоне газовых турбин от малых до больших в классе от 30 МВт до 1280 МВт.

* Таблица соотношения смешивания водорода для каждой модели газовой турбины

Статьи


НОВЫЙ

Ускорение перехода к декарбонизации.


Использование потенциала производства водорода.

Что такое производство водорода?
Как сделать наше общество углеродно-нейтральным?
Какие глобальные инициативы предпринимает Mitsubishi Power?

Все внимание на водородную энергетику

Во всем мире реализуются проекты по преобразованию существующих тепловых электростанций в электростанции, работающие на 100% водороде. Почему именно водородная энергия сейчас?

Вот взгляд на потенциал водорода, который сильно перекликается с нашими сегодняшними ценностями.

Интервью инженера: Разработка крупномасштабных водородных газовых турбин

В связи с реализацией множества проектов по всему миру, использующих водород для создания углеродно-нейтрального общества, интерес к водородной энергии становится все более интенсивным с каждым днем.

Мы попросили инженера, входившего в группу разработчиков водородной газовой турбины, объяснить наш подход к модификации GT, чтобы облегчить нам путь к водородной энергетике.

PDF-библиотека


Справочник по производству водорода

электронная книга


Электронная книга MHI Group Hydrogen 2019

Электронная книга MHI Group Hydrogen 2020

Производство водорода из метанола при температуре, близкой к комнатной

В качестве многообещающей среды для хранения водорода метанол имеет множество преимуществ, таких как высокое содержание водорода (12.5 мас.%) И дешевизна. Однако обычные методы конверсии метанола в воде обычно требуют высокой температуры (> 200 ° C). В этом исследовании мы успешно разработали эффективную стратегию полного превращения метанола в водород в течение не менее 1900 минут (∼32 часов) при температуре, близкой к комнатной. Стратегия включает две основные процедуры: CH 3 OH → HCOOH → H 2 и CH 3 OH → NADH → H 2 . HCOOH и восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида (NADH) одновременно образуются посредством дегидрирования метанола при взаимодействии алкогольдегидрогеназы (ADH) и альдегиддегидрогеназы (ALDH).Впоследствии HCOOH превращается в H 2 с помощью нового иридиевого полимерного комплексного катализатора, и имитатор фермента используется для превращения NADH в H 2 и никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ). NAD + затем можно снова превратить в NADH, повторив дегидрирование метанола. Эта стратегия и катализаторы, изобретенные в этом исследовании, также могут быть применены для производства водорода из других небольших органических молекул ( e.грамм. этанол) или биомасса (, например, глюкозы), и, таким образом, будет иметь большое влияние на хранение водорода и его применение.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *